Родился 15 января 1936 г. в Ленинграде (ныне Санкт-Петербург) в семье ученых. Его отец, Леонтий Николаевич, был физиком-экспериментатором, учеником академика Абрама Иоффе. Мать, Юлия Николаевна, - геологом.
В 1957 г. Николай Добрецов окончил геолого-разведочный факультет Ленинградского горного института им. Г. В. Плеханова (ныне Санкт-Петербургский горный университет).
Доктор геолого-минералогических наук. В 1963 г. защитил кандидатскую диссертацию на тему "Жадеитовые породы в гипербазитах Западных Саян и других регионов", в 1970 г. - докторскую диссертацию на тему "Глаукофансланцевые и эклогит-глаукофансланцевые комплексы СССР и их генезис".
Профессор (1974).
В 1984 г. был избран членом-корреспондентом, в 1987 г. - академиком Академии наук СССР (ныне Российская академия наук, РАН). Являлся членом Отделения наук о Земле РАН.
В 1957-1960 гг. работал геологом, начальником партии в Алтайской геолого-съемочной экспедиции.
В 1960-1964 гг. - младший, в 1964-1971 гг. - старший научный сотрудник Института геологии и геофизики Сибирского отделения Академии наук СССР (ИГиГ СО АН СССР, г. Новосибирск).
В 1971-1972 гг. заведовал лабораторией в Институте тектоники и геофизики Дальневосточного научного центра СО АН СССР (ныне Институт тектоники и геофизики имени Ю. А. Косыгина Дальневосточного отделения РАН, г. Хабаровск).
В 1972-1980 гг. - заведующий лабораторией метаморфических формаций ИГиГ СО АН СССР.
В 1980-1987 гг. был директором Геологического института Бурятского филиала СО АН СССР (ныне Геологический институт СО РАН, г. Улан-Удэ).
В 1987-1989 гг. являлся председателем президиума Бурятского научного центра СО АН СССР (Улан-Удэ).
В 1988 г. Николай Добрецов был избран директором Института геологии и геофизики СО АН СССР. Сменил в этой должности академика Андрея Трофимука, возглавлявшего институт с момента основания в 1957 г.
Параллельно в 1988-1997 гг. занимал должность заместителя председателя Сибирского отделения АН СССР, затем СО РАН.
В 1990-2005 гг. являлся генеральным директором Объединенного института геологии, геофизики и минералогии (ОИГГМ, с 2000 г. носил имя А. А. Трофимука), образованного в структуре Сибирского отделения Академии наук на базе ИГиГ СО АН СССР. Одновременно до 1997 г. возглавлял Институт геологии, действующий в составе ОИГГМ.
Впоследствии был главным научным сотрудником лаборатории сейсмической томографии новосибирского Института нефтегазовой геологии и геофизики имени А. А. Трофимука СО РАН, который был создан в ноябре 2005 г. в результате реорганизации ОИГГМ СО РАН и является правопреемником ИГиГ СО АН СССР.
С мая 1997 г. по июнь 2008 г. - вице-президент Российской академии наук, председатель Сибирского отделения РАН.
Параллельно с научной деятельностью более 30 лет преподавал на кафедре минералогии и петрографии геолого-геофизического факультета Новосибирского государственного университета. Был доцентом, затем профессором и заведующим кафедрой.
В 2000-2002 гг. - первый вице-президент, в 2002-2004 гг. - президент Ассоциации академий наук Азии.
Являлся главным редактором (1992-1997), заместителем главного редактора (1997-2020) журнала "Геология и геофизика", главным редактором журнала "Наука из первых рук" (2004-2020), членом редколлегии журнала "Петрология".
23 декабря 2020 г. академик скончался в Новосибирске в возрасте 84 лет.
Николай Добрецов был специалистом в области геологии, минералогии, магматической и метаморфической петрологии, тектоники и глубинной геодинамики.
Автор и соавтор более 600 научных публикаций. Среди них "Фации метаморфизма" (1970), "Введение в глобальную петрологию" (1980), "Глобальные петрологические процессы" (1981), "Петрология и метаморфизм древних офиолитов (на примере Полярного Урала и Западного Саяна)" (1977), "Геология дна Филиппинского моря" (1980), "Рифейско-нижнепалеозойские офиолиты Северной Евразии" (1985), монография "Глубинная геодинамика" (1994) и др. В 2011 г. издал учебник "Основы тектоники и геодинамики".
Участвовал в составлении "Карты метаморфических фаций СССР" (1966), "Карты метаморфических фаций восточной части Средней Азии" (1971), "Метаморфической карта Европы" (1973), "Метаморфической карты Азии" (1974) и др.
Был награжден орденами Трудового Красного Знамени, "За заслуги перед Отечеством" II степени (2007), а также киргизским орденом "Данакер" (2004).
Являлся лауреатом Ленинской премии (1976), Государственной премии РФ в области науки и техники (1997), Демидовской премии (1999), премии имени Д. С. Коржинского (РАН, 2019).
Был членом ряда зарубежных научных обществ, почетным доктором зарубежных и российских университетов.
За большой вклад в развитие академической науки в Сибири Николаю Добрецову было присвоено звание "почетного жителя города" Новосибирска (2007).