Родился в Серпухове в семье парикмахера, окончил приходскую школу, с 1901 года учился в студии живописи в Москве и в школе иконописи, в 1905 году вернулся в Серпухов, открыл собственное фотоателье в доме отца и начал принимать участие в российских и международных фотографических выставках. Первую награду – похвальный отзыв – получает в 1908 году на Московской Международной фотографической выставке, организованной Московским художественно-фотографическим обществом (МХФО).
С 1914 по 1921 годы Андреев находился на фронте: до 1918 года – на Первой Мировой войне, позже – на Гражданской войне.
С 1908 до 1958 года работы Андреева экспонируются на 63 фотографических выставках в России, СССР и за рубежом, постоянно отмечаются наградами разных достоинств.
Самые известные произведения Андреева – пейзажи и жанровые композиции. После выставок «10 лет советского фотоискусства» (1928) и «Мастера советской фотографии» (1935) Андреев подвергался критике за формализм и упадничество, отсталость тем. Пытаясь выйти из ситуации официальной обструкции, Андреев в 1937 году с группой московских и провинциальных фотографов (в которую также входили А. Родченко, А. Шайхет, Б. Игнатович, Л. Шокин и др.) совершает поездку по новому каналу «Москва-Волга», но представляет на выставку пейзажи в своем традиционном стиле. Вскоре после этого прогрессирующая слепота Андреева приводит к полной потере зрения, он получает пенсию от государства до самой смерти. Николай Андреев умер в своем доме в Серпухове в 1947 году.
В Серпухове создан Центр фотографической культуры имени Н. П. Андреева. Его работы имеются в Серпуховском историко-художественном музее.
