Николай Г. Столетов е роден на 13 ноември 1831 г. в гр. Владимир. Произхожда от стар търговски род. Той е брат на големия руски физик Александър Столетов. Държавният Университет в гр. Владимир е наименуван на двамата братя Александър Григориевич и Николай Григориевич Столетови
След завършване на образованието си във Физико-математическия факултет на Московския университет постъпва на военна служба. Участва в боевете за Крим (1853-56г.) и отбраната на Севастопол и Инкерман.
През 1859 г. завършва Николаевската Генерал-Щабна Академия и отново се връща в Кавказката армия. 10 години по-късно е назначен за началник на Закаспийския отряд. Ръководи научна експедиция в района на р. Амударя и основава гр. Красноводск. След това командва Уралския пехотен полк и бригада, произведен е в чин генерал-майор.
В навечерието на обявяването на войната с Турция, ген. Столетов е назначен за командир на българското опълчение в гр. Кишенев, сформирано с участието и благодарение на големия патриот – българинът Иван С. Иванов (Ив. Цанев Калянджиев, който е роден в Лясковец около 1830г, учител в Болград 1855, училищен инспектор в Бесарабия 1856-58; зам.-губернатор на Бесарабска губерния,след Освобождението вице-губернатор на Пловдив през 1877 и губернатор на Сливен и Русе през 1878-79. Автор на книга за преселването на българи от Молдавия в Новоросийско 1862, за българските колонии в Бесарабия. 1864 и др.)
Ген. Столетов участва в боевете при Стара Загора, а като командир на шипченския отряд, включващ българското опълчение, води боевете през м. август 1877г. на връх Шипка, довело до разбиването на армията на Сюлейман паша. Народният поет Иван Вазов в стихотворението „Опълченците на Шипка” възпява историческата битка с думите:
Тогава Столетов, наший генерал,
ревна гороломно: “Млади опълченци,
венчайте България с лаврови венци!
на вашата сила царят повери
прохода, войната и себе дори!”
При тез думи силни дружините горди
очакват геройски душманските орди
бесни и шумещи! О, геройски час!
След Руско-турската война ген. Столетов е на дипломатическа служба в Афганистан, а в периода 1881 – 86 г. командва стрелкова бригада.През 1886 г. е произведен в чин генерал-лейтенант, а две години по-късно генерал от инфантерията.
В България е обявен за почетен гражданин на гр. Габрово. В негова чест е наименуван връх в Стара планина и две села – в пловдивска и старозагорска област, носят неговото име.
Ген. Столетов умира на 10 юли 1912г. в Царско село. Погребан е в родния град Владимир.