Родился 17 января 1847 г. (по старому стилю 5 января 1847 г.) в с. Орехово Покровского уезда Владимирской губернии Российской империи (ныне деревня Собинского района Владимирской области РФ) в семье инженера-путейца.
В 1868 г. окончил физико-математический факультет Императорского Московского университета (ныне Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова) по специальности "прикладная математика". В том же году подал прошение о зачислении на второй курс Института инженеров путей сообщения (ныне Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I) и переехал в Санкт-Петербург. Однако в 1869 г., не сдав экзамен по геодезии, оставил институт и вернулся на родину в Орехово, где около года занимался математикой и механикой.
В 1871 г. успешно сдал магистерские экзамены по математике и механике в Московском университете и получил право преподавания в высшем учебном заведении.
В 1876 г. защитил диссертацию на соискание ученой степени магистра прикладной математики по теме "Кинематика жидких тел", которая стала первой научной работой Николая Жуковского.
В 1879 г. получил ученое звание профессора по теоретической механике.
В 1882 г. стал доктором прикладной математики, защитив диссертацию по теме "О прочности движения". В этой работе Жуковский впервые ввел понятие о мере устойчивости движения и разработал метод его оценки.
В 1894 г. Николая Жуковского избрали членом-корреспондентом Императорской Санкт-Петербургской академии наук (ныне Российская академия наук, РАН). В 1900 г. он был выдвинут кандидатом в академики, но снял свою кандидатуру, не желая оставлять преподавание в Москве, так как избрание предполагало переезд в Санкт-Петербург.
Преподавательская и научная деятельность
С августа 1870 г. Николай Жуковский был преподавателем физики во 2-й Московской женской гимназии.
С января 1872 г. преподавал математику в Императорском Московском техническом училище (ИМТУ; с 1917 г. - Московское высшее техническое училище, МВТУ; ныне Московский государственный технический университет, МГТУ, им. Н. Э. Баумана). С 1874 г. был доцентом, с 1879 г. - сверхштатным профессором, с 1887 г. - штатным профессором вуза. В 1878 г. Николай Жуковский начал читать курс "Аналитическая механика" как самостоятельный, а не как часть курса математики. Таким образом он стал основателем одноименной кафедры ИМТУ (ныне кафедра "Теоретическая механика" МГТУ), первой в России в этой области, и возглавлял ее до конца своей жизни.
Одновременно являлся преподавателем механики в Московской практической академии коммерческих наук (после Октябрьской революции 1917 г. прекратила свое существование).
С 1885 г. также преподавал в Московском университете. Работал на кафедре теоретической и прикладной механики физико-математического факультета (ныне кафедра теоретической механики и мехатроники механико-математического факультета). С 1891 г. был ординарным, а с 1886 г. - экстраординарным профессором.
В 1902 г. под руководством Николая Жуковского в механическом кабинете Московского университета была сооружена семиметровая аэродинамическая труба, ставшая одним из первых в мире испытательных стендов этого рода.
В 1904 г. при консультационном участии Жуковского в подмосковном поселке Кучино его ученик Дмитрий Рябушинский открыл на собственные средства лабораторию "для изучения законов движения тел в воздухе". Она получила название Аэродинамического института и стала первым в Европе подобным научным заведением. Кучинский аэродинамический институт просуществовал под своим названием до 1921 г.
В 1909 г. Николай Жуковский организовал в ИМТУ студенческий научный воздухоплавательный кружок и являлся его почетным председателем. В кружке занимались его ученики: авиаконструкторы Александр Архангельский, Александр Микулин, Владимир Петляков, Павел Сухой, Андрей Туполев, инженеры Владимир Ветчинкин, Борис Стечкин и др. В 1910 г. под руководством Жуковского и при участии членов кружка в ИМТУ была открыта аэродинамическая лаборатория. В созданном при вузе авиационном расчетно-испытательном бюро под его руководством разрабатывались методы аэродинамического и прочностного расчета самолетных конструкций.
Во время Первой мировой войны (1914-1918) Николай Жуковский организовал в ИМТУ и возглавил теоретические курсы авиации для военных летчиков, а также по заказам военной и оборонной промышленности разрабатывал теорию бомбометания, занимался вопросами баллистики артиллерийских снарядов.
В декабре 1918 г. на базе аэродинамической лаборатории ИМТУ был образован Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ). Николай Жуковский был его основателем и первым руководителем (ныне ЦАГИ носит его имя и входит в состав Национального исследовательского центра "Институт имени Н. Е. Жуковского"). В конце 1930-х гг. ЦАГИ перевели из Москвы в Подмосковье, поселок при институте в 1947 г. получил статус города и название Жуковский, в честь ученого.
В 1919 г. действовавшие при ИМТУ теоретические курсы авиации по инициативе Николая Жуковского реорганизовали в Московский авиатехникум. В сентябре 1920 г. на базе техникума создали Институт инженеров Красного воздушного флота, Жуковского назначили его ректором. После смерти ученого, в 1922 г. институт переименовали в Академию воздушного флота им. Н. Е. Жуковского (впоследствии Военно-воздушная инженерная академия им. профессора Н. Е. Жуковского, ныне Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина" в Воронеже).
Николай Жуковский был членом Политехнического общества и Московского математического общества (в 1905-1921 гг. являлся его президентом), инженером-механиком ИМТУ (1910), заслуженным профессором (1910) и почетным членом (1916) Московского университета.
2 декабря 1920 г. председатель Совета народных комиссаров РСФСР Владимир Ленин подписал постановление "В ознаменование 50-летия научной деятельности профессора Н. Е. Жуковского и огромных заслуг его как "отца русской авиации". В соответствии с документом ученого освободили от обязательного чтения лекций и предоставили право "объявлять курсы более важного научного содержания". Постановлением была учреждена "годичная премия Н. Е. Жуковского за наилучшие труды по математике и механике", также предусматривалось издание трудов ученого.
Кончина
17 марта 1921 г. Николай Жуковский скончался в Москве на 75-м году жизни. Был похоронен на кладбище Донского мужского монастыря.
Вклад в науку
Николай Жуковский был выдающимся ученым в области механики, основоположником гидро- и аэродинамики в России, автором оригинальных исследований в области механики твердого тела, гидродинамики, гидравлики, математики, астрономии и др. В своей фундаментальной работе "О парении птиц" (1891) Жуковский, исследуя механизм парения с набором высоты, вычислил возможные эволюции траектории при полете. В статьях 1906 г. "Падение в воздухе легких продолговатых тел, вращающихся около своей продольной оси" и "О присоединенных вихрях" изложил открытый им в 1904 г. принцип образования подъемной силы крыла аэроплана и сформулировал теорему, позволяющую определять ее величину. В работе "Теоретические основы воздухоплавания" (1911) доказал, что изогнутая форма профиля более выгодна, чем плоская.
В 1912-1918 гг. опубликовал четыре статьи под общим названием "Вихревая теория гребного винта", в которых установил законы распределения скоростей у лопасти винта, послужившие теоретической основой для проектирования воздушных винтов. В работах "Динамика аэропланов в элементарном изложении" (1913-1916), "Аэродинамический расчет аэропланов" (1917), "Исследование устойчивости конструкций аэропланов" (1918), "К задаче о прочности аэропланов" (1918), "Элементарная теория устойчивости аэропланов" (1920) создал основы аэродинамического расчета самолета, расчета динамической продольной устойчивости и прочности самолетов.
Также в число работ ученого входят: "О гидравлическом ударе в водопроводных трубах" (1899), "Видоизменение метода Кирхгофа для определения движения жидкости в двух измерениях при постоянной скорости, данной на линии тока" (1890), "Аналогия между движением тяжелой жидкости в узком канале и движением газа в трубе с большой скоростью" (1912), "О движении воды в открытом канале и о движении газов в трубах" (1917) и др.
Благодаря Николаю Жуковскому появилась новая научная дисциплина - экспериментальная и теоретическая аэродинамика, которая способствовала развитию авиации. Он являлся автором классических учебников по теоретической механике для университетов и технических вузов.