Н. И. Лебедев родился 28 июля (9 августа) 1897 года в Гусь-Хрустальном (ныне Владимирской области) в семье столяра-модельщика. В 1916 году окончил Мальцовское ремесленое училище во Владимире. После Октябрьской революции он переехал в Петроград. В 1918 году добровольцем вступил в РККА. Сражался под Царицыным, на Восточном и Северо-Кавказском фронтах.

В 1925 году Лебедев окончил Институт экранного искусства в Ленинграде. В 1929 году Николай Лебедев стал режиссёром киностудии «Ленфильм».

В 1930 году он снял свой первый фильм «Настоящие охотники». Большая часть его фильмов предназначена для детской и юношеской аудитории. Его фильмы насыщены романтикой, приключениями и пронизаны добротой. Они отличаются знанием детской психологии. За свою жизнь Николай Лебедев снял более 30 фильмов.

До Великой Отечественной войны Николай Иванович снял 5 картин. Сам он участвовал в войне, был на Ленинградском фронте.

После войны вышел фильм «Счастливого плавания». Фильм о жизни курсантов Нахимовского училища, которое было открыто в Ленинграде после войны для детей оставшихся сиротами во время войны и блокады Ленинграда.

В 1969 году вышел фильм «Зимнее утро». История девочки в Блокадном Ленинграде, которая выживает одна в жуткие года блокады и спасает маленького мальчика. Фильм был удостоен главного приза VI Международного кинофестиваля в Москве.

В 1979 году вышел Фильм «В моей смерти прошу винить Клаву К.» для юношеской аудитории. Фильм о любви, дружбе, сложных отношениях и переживаниях молодых людей. Фильм получил Главный приз XVIII Международного Кинофестиваля в Хихоне (Испания) в 1980 году, Признан лучшим фильмом на МКФ стран Азии, Африки и Латинской Америки в Ташкенте.

Н. И. Лебедев умер 9 октября 1989 года в Ленинграде. Похоронен на Литераторских мостках Волковского кладбища.