Родился 22 января 1972 г. в Ленинграде (ныне Санкт-Петербург).
В 1994 г. окончил физический факультет Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова и курсы переподготовки в Академии народного хозяйства при правительстве РФ (ныне Российская академия народного хозяйства и государственной службы при президенте РФ) по специальности "финансовый менеджмент".
С 1994 по 1995 г. - и. о. генерального директора, генеральный директор АОЗТ "САПИ-центр".
В 1995-1998 гг. - заместитель председателя правления коммерческого банка "Алмазэргиэнбанк" (Якутск). В 1998-2004 гг. - председатель правления ОАО "Алмазэргиэнбанк".
Одновременно в 1997-2004 гг. - депутат Государственного собрания (Ил тумэн) Республики Саха (Якутия) II и III созывов.
В 2004-2007 гг. - министр финансов Республики Саха (Якутия).
В 2007–2011 гг. - руководитель администрации президента и правительства Якутии (главой республики с 2002 г. был Вячеслав Штыров, в 2010 г. его сменил Егор Борисов).
В мае 2011 г. Айсен Николаев был назначен первым заместителем председателя правительства республики. Курировал вопросы развития АПК, туризма и предпринимательства, охраны природы, науки и инноваций.
В 2012-2018 гг. - мэр Якутска. Был избран главой города 4 марта 2012 г. Участвовал в выборах от партии "Единая Россия", набрал 47,73% голосов избирателей (второе место занял самовыдвиженец Владимир Федоров, 25,11%). 10 сентября 2017 г. Айсен Николаев был переизбран главой Якутска, получив в свою поддержку 68,41% голосов (баллотировался от "Единой России"). Его ближайший соперник, кандидат от КПРФ Радий Васильев, набрал 10,53%.
С 2018 г. - глава Республики Саха (Якутия).
28 мая 2018 г. указом президента РФ Владимира Путина Айсен Николаев был назначен врио главы Республики Саха (Якутия). Сменил на этом посту Егора Борисова.
9 сентября 2018 г. избран главой Якутии на прямых досрочных выборах. Участвовал в них от партии "Единая Россия". Получил 71,40% голосов избирателей. Второе место занял вице-спикер Госсобрания республики Виктор Губарев от КПРФ (12,03%). 27 сентября того же года Айсен Николаев официально вступил в должность.
10 сентября 2023 г. вновь победил на выборах главы Республики Саха (Якутия), набрав 75,77% голосов (был выдвинут "Единой Россией"). Его ближайший соперник, первый секретарь Якутского рескома КПРФ, заместитель председателя Госсобрания республики Виктор Губарев (от КПРФ), получил 10,41%. Инаугурация избранного руководителя Якутии состоялась 27 сентября того же года.
Секретарь регионального отделения партии "Единая Россия" в Якутии (с ноября 2019 г.).
Награжден орденом Дружбы (2022). Имеет орден Святого благоверного великого князя Александра Невского III степени (РПЦ; 2022).
Заслуженный работник народного хозяйства Республики Саха (Якутия) (2008).
Почетный гражданин Якутска (2022).