Николай Золотарёв родился 1 июня 1915 года в Орле.
С 1932 по 1935 год Николай учился в Московском художественно–промышленном техникуме им. М.И. Калинина, его учителями были такие педагоги как С.Ф. Николаев и Б.Н. Ланге. С 1935 по 1943 год он обучался в Институте живописи, скульптуры и архитектуры им. И.Е. Репина, где он учился у М.П. Бобышова, В.Я. Яковлева и Б.В. Иогансона. По окончанию института ему присвоено звание художника–декоратора – дипломная работа – эскизы декораций и костюмов к пьесе «Адмирал Нахимов».
Николай участник Великой Отечественной войны. В годы блокады Ленинграда (1941–1944) он участвовал в обороне города, с первых дней Николай был в ополчении, добровольцем защищал Ленинград от немецко-фашистских захватчиков. С февраля 1944 по октябрь 1945 года он был военнослужащим в Ленинградском военно-инженерном училище им. Жданова. С 1947 года Николай Николаевич работал театральным художником и художником–постановщиком в Киргизском театре оперы и балета, Тбилисском театре оперы и балета, Театре имени Моссовета, Центральном театре Советской армии, Московском драматическом театре, Музыкальном театре имени К.С. Станиславского и В.И. Немировича-Данченко, Белорусском театре оперы и балета, Новосибирском театре оперы и балета. С 1948 по 1959 год он преподавал в Московском художественно–графическом педагогическом училище. В 1953 году Николай вступил в Союз художников СССР. В 1959–1971 годах он преподавал на художественном факультете Московского технологического института, доцент. С 1971 по 1988 год он работал главным художником Государственного академического Большого театра СССР (ГАБТ) и Кремлёвского Дворца съездов. Во многих своих спектаклях Золотарёв вводит в декорационную систему элементы станковой живописи: подвижные живописные планшеты, сменяющие друг друга или мозаически сведённые одновременно. Они есть в «Виринее» С. Слонимского, в «Щорсе» Б. Лятошинского и в «Борисе Годунове» М. Мусоргского. В 1970 году Указом Президиума Верховного Совета РСФСР Золотарёву было присвоено почётное звание Заслуженный художник РСФСР, в 1976 году – Народный художник РСФСР, в 1983 году он был избран член-корреспондентом Академии художеств СССР.
Николай Золотарёв был постоянным участником московских, республиканских и всесоюзных с 1947 года, с 1965 года – зарубежных художественных выставок.
Работы Николая Золотарёва представлены в собраниях Государственной Третьяковской галереи, Музея государственного академического Большого театра России, Государственного центрального театрального музея им. А.А. Бахрушина, Государственного музейно-выставочного центра «РОСИЗО», Государственного художественного музея Алтайского края (Барнаул), Дальневосточного художественного музея, Омского областного музея изобразительных искусств им. М.А. Врубеля, Козьмодемьянского культурно-исторического музейного комплекса, Брянского областного художественного музейно-выставочного центра, Музее-усадьбе П.И. Чайковского и многих других.
Николай Золотарёв скончался 11 февраля 1989 года в Москве.
