Николай Николаевич Досталь родился 21 мая 1946 года в Москве, в семье кинорежиссера Николая Владимировича Досталя. Его матерью была Джахантаб Сарафи, персиянка из общины бахаи в Ашхабаде (Туркменистан). Она умерла, когда Николаю было четыре месяца. Его и старшего брата Владимира воспитывала сестра отца. После гибели Николая Владимировича Досталя во время съемок фильма в 1959 году киностудия "Мосфильм" взяла под опеку его сыновей.

В 1971 году Николай Досталь окончил факультет журналистики Московского государственного университета, в 1981 году – Высшие курсы сценаристов и режиссеров (мастерская Георгия Данелии).

В начале 1960-х годов он работать ассистентом режиссера на киностудии "Мосфильм", затем там же был вторым режиссером, а с 1982 года – режиссером-постановщиком.

Как актер снялся в фильмах "До свидания, мальчики!" (1964), "Морские рассказы" (1967), "Расплата" (1970), "Ехали в трамвае Ильф и Петров" (1971), "Человек на своем месте" (1972).

Дебютировал в режиссуре в 1982 году короткометражной картиной "Ожидается похолодание и снег". В 1985 году поставил полнометражный фильм "Человек с аккордеоном". За ним последовали "Шура и Просвирняк" (1987), "Я в полном порядке" (1989).

Известность в России и за рубежом Николаю Досталю принесла картина "Облако-рай" (1991), удостоенная множества национальных и международных призов, в числе которых "Серебряный Леопард" Международного кинофестиваля (МКФ) в Локарно (Швейцария) и приз национального кинофестиваля "Кинотавр".

Среди наиболее известных режиссерских работ Николая Досталя – "Маленький гигант большого секса" (1992), "Мелкий бес" (1995), "Полицейские и воры" (1998), "Коля-перекати поле" (главный приз кинофестиваля "Окно в Европу", 2005), "Петя по дороге в царствие небесное" ("Золотой Святой Георгий" 31-го Московского МКФ, 2009), а также популярные телесериалы "Гражданин начальник" (2001), "Стилет" (2003), "Штрафбат" (приз ТЭФИ российской академии телевидения, Главный приз 11-го Международного фестиваля телефильмов в Женеве, 2004), "Завещание Ленина" ("Золотой орел" в номинации "Лучший сериал" (более 10 серий), Специальный приз "Ника" российской киноакадемии "За творческие достижения в искусстве телевизионного кинематографа", приз ТЭФИ российской академии телевидения, 2007).

В 2011 году Николай Досталь снял исторический телесериал "Раскол", которому в 2012 году была присуждена премия "Ника" в номинации "Телевизионное событие".

Николай Досталь – заслуженный деятель искусств России (1997), народный артист России (2008). Является членом Гильдии кинорежиссеров России, членом Европейской киноакадемии.