Родился в Москве. В 1967 г. он с отличием окончил Школу-студию МХАТ. В числе десяти лучших выпускников он по распределению попал в московский театр имени Ленинского комсомола (с 1991 г. — «Ленком»).
Одной из первых ярких ролей, принесших известность артисту, стал образ графа Резанова в рок-опере «Юнона и Авось».
С 1967 г. Николай Караченцов стал сниматься в кино, где сыграл более 100 ролей, среди которых яркие образы в фильмах: «Старший сын», «Собака на сене», «Приключения Электроника», «Дом, который построил Свифт», «Человек с бульвара Капуцинов», «Батальоны просят огня».
В 1989 г. актер был удостоен звания Народный артист РСФСР. В 2002-м он стал лауреатом Госпремии и премии Министерства внутренних дел.
В 1997-м Николая Караченцова наградили орденом почета, а в 2009-м — «За заслуги перед Отечеством» IV степени. Также у него много театральных наград.
В феврале 2005 г. жизнь Николая Караченцова резко изменилась. Он попал в автомобильную аварию, в которой получил тяжелую травму головы, после чего уже не смог работать в театре и кино.
В то же время, после аварии, уже в августе 2005-го, Николай Караченцов повенчался со своей женой Людмилой Поргиной в храме святого Симеона Столпника на Новом Арбате. Венчание состоялось в день 30-летия со дня их свадьбы.