Родился 21 ноября 1971 г. в Калуге.
В 1993 г. с отличием окончил исторический факультет Калужского государственного педагогического института им. К. Э. Циолковского (ныне Калужский государственный университет им. К. Э. Циолковского) по специальности "учитель истории и социально-политических дисциплин со специализацией "право". В 2001 г. получил диплом Московского гуманитарно-экономического института (Калужский филиал) по специальности "юрист". В том же году на базе Франко-Российского института делового администрирования прошел курс повышения квалификации по теме "Стратегия развития Калужской области и развитие эффективной команды для ее реализации".
После окончания Калужского пединститута остался работать в вузе руководителем научно-исследовательского сектора.
С 1997 по 2000 г. - главный специалист правового отдела, затем начальник отдела инвестиций департамента экономики и промышленности администрации Калужской области.
В 2000-2003 гг. возглавлял Центральное агентство по регистрации выпусков ценных бумаг акционерных обществ в Калуге.
В 2003-2004 гг. - генеральный директор ОАО "Калужская ипотечная корпорация".
С 2004 по 2007 г. - министр экономического развития Калужской области.
В июне 2007 г. Николай Любимов перешел в городскую управу муниципального образования "Город Калуга". Занял пост первого заместителя головы города, начальника управления экономики и имущественных отношений. Возглавлял муниципальную коллегию, образованную при главе Калуги. С июля 2007 г. исполнял обязанности городского головы.
15 сентября 2007 г. на конференции регионального отделения партии "Единая Россия" единогласно был выдвинут кандидатом на пост главы Калуги.
В 2007-2010 гг. - городской голова Калуги. Был избран 2 декабря 2007 г. на досрочных выборах, получив 73,39% голосов избирателей. Второе место занял кандидат от КПРФ, декан Калужского филиала МГТУ им. Н. Э. Баумана Вячеслав Попков (15,53%). В 2010 г. Николай Любимов вошел в число пяти лучших российских мэров.
В 2009 г. был избран председателем калужского регионального отделения Ассоциации юристов России.
С декабря 2010 г. по сентябрь 2015 г. занимал пост заместителя губернатора Калужской области Анатолия Артамонова. Одновременно с 2012 г. был руководителем администрации руководителя региона.
В 2015-2016 гг. - депутат Законодательного собрания Калужской области VI созыва. Был избран 13 сентября 2015 г. по списку регионального отделения партии "Единая Россия" (возглавлял Жуковскую территориальную группу №6). Входил во фракцию "Единая Россия". С 24 сентября 2015 г. занимал должность председателя заксобрания области.
В 2016-2017 гг. - депутат Государственной думы РФ VII созыва. Был избран 18 сентября 2016 г. по списку партии "Единая Россия" (баллотировался под четвертым номером в региональной группе №21, Брянская, Калужская, Смоленская, Тульская обл.). В Госдуме был членом фракции "Единая Россия", входил в комитет по бюджету и налогам. Депутатские полномочия сложил досрочно в связи с переходом на госслужбу.
14 февраля 2017 г. указом президента РФ Владимира Путина назначен врио губернатора Рязанской области в связи с досрочной отставкой главы региона Олега Ковалева.
10 сентября 2017 г. Николай Любимов одержал победу на выборах губернатора Рязанской области. За него проголосовали 80,16% избирателей (баллотировался от "Единой России"). Второе место на выборах занял депутат Госдумы РФ от ЛДПР Александр Шерин (8,44%). 18 сентября того же года Николай Любимов официально вступил в должность. Согласно уставу Рязанской области возглавляет правительство региона.
10 мая 2022 г. указом президента РФ Владимира Путина освобожден от должности губернатора Рязанской области по собственному желанию.
С 22 сентября 2022 г. - член Совета Федерации РФ (сенатор) от Рязанской области. Был наделен полномочиями сенатора - представителя от исполнительной власти Рязанской области постановлением губернатора региона Павла Малкова от 21 сентября 2022 г. В Совфеде сменил Ирину Петину. С 10 октября 2023 г. - заместитель председателя комитета Совета Федерации по бюджету и финансовым рынкам.
Член Всероссийской политической партии "Единая Россия", с 2017 г. входит в состав ее высшего совета. С ноября 2020 г. - секретарь рязанского регионального отделения партии.
Награжден Почетной грамотой президента РФ (2021).