Советский и российский актёр театра и кино. Народный артист РСФСР.
Родился в Москве. Отец - Петр Яковлевич Караченцов, художник-график, много лет проработал в журнале "Огонек". Мать - Янина Евгеньевна Брунак, балетмейстер-постановщик. Учась в 10-м классе спортивной школы, Николай Караченцов начал заниматься в студии самодеятельности для школьников при Центральном детском театре. В студии он сыграл свою первую роль в спектакле "Фигаро". Тогда же он решил стать профессиональным актером.
В 1967 году Караченцов 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 тех пор с этим театром была связана вся дальнейшая судьба актера.
Николай Караченцов 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 Караченцову 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. Он снимался в кинолентах всех жанров: драма, приключения, комедия, детективы, исторические, музыкальные, детские фильмы и т.д. В картинах все каскадерские трюки Николай Караченцов всегда исполнял сам, без дублеров.
Работал также на дублировании зарубежных фильмов, озвучивал на русском языке роли французского актера Жана Поля Бельмондо. Актер озвучивал и многие мультфильмы, такие как "Ловушка для Бамбра", "Пес в сапогах" и др. Много работал на телевидении и радио.
Увлечением Караченцова являлось пение. Он исполнил песни ко многим кинофильмам и мультфильмам. Когда стал проводиться фестиваль актерской песни имени Андрея Миронова, Караченцов не только вошел в его жюри, но стал также исполнять песни для широкой аудитории.
Всего в творческом активе Караченцова более 100 песен, в том числе выпущенных на дисках и кассетах. В 1996 году вышел полный компакт-диск с песнями в исполнении актера "Сны и были Николая Караченцова". В мае 2007 года прошла презентация 12-дисковой антологии песен из его репертуара.
Актер создал Школу искусств Николая Караченцова, где обучал молодежь танцам, степу.
В ночь на 28 февраля 2005 года на Мичуринском проспекте в Москве автомобиль, за рулем которого был Николай Караченцов, попал в аварию. В результате актер получил серьезную черепно-мозговую травму. Он был доставлен в больницу, где ему той же ночью была сделана операция. Караченцов пролежал 26 дней в коме. С тех пор актер перенес несколько тяжелых операций и курсов реабилитации. Ему пришлось заново учиться ходить и говорить.
Николай Караченцов был членом Российской академии кинематографических искусств.
Награжден орденами Почета (1997), "За заслуги перед Отечеством" IV степени (2009), Святых благоверных князей Петра и Февронии Муромских I степени (2007). Караченцов - лауреат Государственной премии РФ 2003 года — за исполнение главной роли в спектакле Московского театра "Ленком" "Шут Балакирев", лауреат премии министерства внутренних дел РФ, отмечен специальным призом "Хрустальная роза" театральной премии "Хрустальная Турандот" (2005), премией Владимира Высоцкого "Своя колея" (2006).
В 2007 году на Аллее кинозвезд, расположенной напротив киностудии "Мосфильм", появилась именная плита с отпечатком руки Николая Караченцова.
Был женат на актрисе Людмиле Поргиной.
В сентябре 2017 года у актёра диагностировали неоперабельную раковую опухоль в левом лёгком. В начале октября 2018 года госпитализирован в 62-ю онкологическую больницу Москвы. Умер за день до своего 74-летия из-за отказа почек. Похоронен на Троекуровском кладбище.