Николай Бруни родился 2 октября (20 сентября по старому стилю) 1856 года в Санкт–Петербурге в семье академика архитектуры Александра Константиновича Бруни (1825–1915). Приходился внучатым племянником ректору Императорской Академии художеств, известного исторического живописца Фёдора Антоновича Бруни (1799–1875), брат А.А. Бруни, правнук Ф.А. Бруни.
В 1875 году Николай поступил в Императорскую Академию Художеств. За время обучения им получены медали: в 1877 году – Малая серебряная, в 1879 году – Малая серебряная, в 1880 году Большая серебряная, в 1882 году – Большая серебряная, в 1884 году – Малая золотая за программу «Притча о Богатом и Лазаре». В 1885 году он удостоен звания классного художника за программу «Овчая купель».
В 1890 году Николай начал преподавать в Центральном училище технического рисования барона А.Л. Штиглица, в 1892 году он стал надзирателем классов Императорской Академии художеств, а в 1894 году его назначили инспектором классов Высшего художественного училища (ВХУ) при Императорской Академии художеств.
В 1899 году в мюнхенской мастерской Франца Ксавера Цеттлера по эскизу Бруни был создан витраж с изображением Воскресения Христова для церкви св. Александра Невского второго кадетского корпуса в Санкт-Петербурге. В 1901 году он исполнил работу «Святая великая княгиня Ольга» для храма Воскресения Христова (Спас на Крови) в Санкт-Петербурге. По его эскизной работе художника в мастерской Ханса Мюллера-Хиклера в Дармштадте исполнили витраж для Великокняжеской усыпальницы Петропавловского собора в Петербурге (1905). Эта витражная работа была уничтожена взрывной волной во время Великой Отечественной войны. В 2006 году витраж воссоздали в петербургской мастерской А.И. Яковлева. Кисти Николая Александровича принадлежат портреты Тютчева, Менделеева, Чистякова. Но, в большей степени он известен как автор картонов, по которым были исполнены мозаики для многих культовых строений – храма Воскресения Христова (Спас–на–Крови), построенного по проекту выдающегося русского архитектора Альфреда Александровича Парланда (1842–1919) в 1883–1907 годах, храма–памятника морякам, погибшим в войне с Японией, построенного по проекту известного русского архитектор Мариана Мариановича Перетятковича (1872–1916) в 1910–1911 годах и известного как Спас–на–Водах, где им исполнен «Спас, шествующий по водам». В 1906 году Николай удостоился звания академика Императорской Академии художеств, в 1909 году он на 5 лет избран на должность профессора искусств архитектурного отделения Высшего художественного училища. С 1911 по 1912 год вместе с другими русскими и болгарскими художниками Бруни принимал участие в росписи Храма–памятника Александра Невского в Софии. С 1912 по 1917 год он был заведующим мозаичным отделением Императорской Академии художеств. После революции 1917 года Николай был уволен из Академии художеств, преподавал рисование в школе, а с 1922 года преподавал графику в Политехническом институте. В 1925 году он исполнил для института портрет Всесоюзного старосты Михатла Ивановича Калинина, после чего ему предоставили квартиру, студию и вернули конфискованную ранее дачу в Левашово. Всю свою жизнь до самой кончины Николай Александрович жил и работал в Санкт-Петербурге (Петрограде / Ленинграде). Остаток своей жизни он провёл в пансионате для престарелых учёных в Петергофе.
Прямых сведений о персональных или групповых выставках, в которых участвовал Николай Бруни, в открытых источниках не найдено. Его творческая деятельность была в связана не с выставочной практикой, а с академической средой и монументальными заказами.
Работы Николая Бруни находятся в Государственной Третьяковской галерее, Государственном Русском музее, Научно-исследовательском музее при Российской Академии художеств, Государственном историко–художественном музее «Новый Иерусалим», Омском областном музее изобразительных искусств им. М.А. Врубеля.
Николай Бруни скончался 19 декабря 1935 года в Ленинграде. Похоронен на Смоленском православном кладбище (уч. 40).
