Chernyshevsky nació en Saratov en una familia de sacerdote. Nikolai estudió durante tres años en un seminario teológico, y de 1846 a 1850 estudió historia y filología en la Universidad de San Petersburgo. Su formación fue fuertemente influenciada por los filósofos socialistas franceses Henri de Saint-Simon y Charles Fourier.

En 1853 se casó con Olga Sokratovna Vasilieva. Chernyshevsky no solo amaba profundamente a su joven esposa, sino que también consideraba su matrimonio como un "campo de pruebas" para experimentar nuevas ideas. Promovió la igualdad absoluta entre los cónyuges, lo que era una idea revolucionaria para la época.

Además, creía que a las mujeres, como uno de los grupos más oprimidos de la sociedad, se les debía otorgar la máxima libertad para alcanzar la verdadera igualdad. Permitía a su esposa todo, incluyendo infidelidades, creyendo que no podía considerar a su esposa como su propiedad. Esta experiencia personal se reflejó más tarde en la línea amorosa de la novela "¿Qué hacer?".

En 1853, Chernyshevsky se mudó de Saratov a San Petersburgo, donde comenzó su carrera como publicista. Su nombre se convirtió rápidamente en un símbolo de la revista "Sovremennik", donde fue invitado a trabajar por N.A. Nekrasov. En 1855, Chernyshevsky defendió su disertación "Las relaciones estéticas del arte con la realidad", en la que rechazó la búsqueda de lo bello en esferas abstractas de "arte puro", afirmando: "Lo bello es la vida".

A finales de los años 50 y principios de los 60, publicó activamente, aprovechando cualquier oportunidad para expresar sus opiniones, y esperaba una revuelta campesina tras la abolición de la servidumbre en 1861. Debido a la agitación revolucionaria, "Sovremennik" fue cerrado. Poco después, las autoridades interceptaron una carta de A.I. Herzen, quien estaba en el exilio. Al enterarse del cierre de la revista, Herzen propuso a N.L. Serna-Solovyevich continuar la publicación en el extranjero.

La carta fue motivo de arresto, y el 7 de julio de 1862, Chernyshevsky y Serna-Solovyevich fueron encarcelados en la Fortaleza de Pedro y Pablo. En mayo de 1864, Chernyshevsky fue declarado culpable y condenado a siete años de trabajos forzados y exilio a Siberia de por vida. El 19 de mayo de 1864, se llevó a cabo públicamente el ritual de "ejecución civil" sobre él.

Durante la investigación, Chernyshevsky escribió en la prisión su novela principal "¿Qué hacer?". Solo en 1883 se le permitió establecerse en Astracán. Para entonces, ya era un hombre anciano y enfermo. En 1889 fue trasladado a Saratov, donde poco después falleció de una hemorragia cerebral.