Родился в Москве.

В 1967 году - с отличием окончил Школу-студию МХАТ (руководитель курса — профессор Виктор Монюков). В числе десяти лучших выпускников был направлен по распределению в Московский театр имени Ленинского комсомола (с 1991 года — «Ленком»). С тех пор с этим театром была связана вся дальнейшая судьба актера.

Начинал как исполнитель ролей молодых, динамичных героев: Шурка Басаргин («Дым отечества» по Константину Симонову), Карабанов («Колонисты» по Антону Макаренко), Солдат («Прощай, оружие!» по Эрнесту Хемингуэю) и др.

Роль Тиля Уленшпигеля («Тиль» Григория Горина по Шарлю де Костеру) принесла Николаю Караченцову репутацию синтетического актера — певец, мим и акробат.

Известность актеру принес спектакль «Звезда и смерть Хоакина Мурьеты» (две роли в музыкальной версии поэтической драмы Пабло Неруды).

Не меньший успех имела работа актера в рок-опере «Юнона и Авось», где он играл графа Резанова. Новый жанр «рок-оперы» сделали «Юнону и Авось» классикой, культовым спектаклем 1980-х годов. Этот спектакль с участием Караченцова шел на сцене театра более 20 лет и всегда собирал аншлаги.

В кино начал сниматься с 1967 года. За свою карьеру актер снялся более чем в 100 фильмах, среди которых «Старший сын» (1975), «Собака на сене» (1977), «Приключения Электроника» (1979), «Трест, который лопнул» (1982), «Дом, который построил Свифт» (1982), «Человек с бульвара Капуцинов» (1987), «Две стрелы» (1989), «Криминальный квартет» (1989), «Подземелье ведьм» (1990), «Цирк сгорел, и клоуны разбежались» (1997), «Д.Д.Д. Досье детектива Дубровского» (1999).

Среди работ 2000-х годов — «Завещание императора» (2000), «Игра в любовь» (2000), «На углу, у Патриарших — 2» (2001), «Идеальная пара» (2001), «Таратарен из Тараскона» (2003).

Снимался в кинолентах всех жанров: драма, приключения, комедия, детективы, исторические, музыкальные, детские фильмы и т.д. В картинах все каскадерские трюки всегда исполнял сам, без дублеров.

Работал также на дублировании зарубежных фильмов, озвучивал на русском языке роли французского актера Жана Поля Бельмондо.

В 1989 году - был удостоен звания Народный артист РСФСР.

В 1991 году - был секретарем Союза театральных деятелей России.

Награжден орденами Почета (1997), «За заслуги перед Отечеством» IV степени (2009).