Николай Леонтьевич Бенуа родился 1 июля 1813 года в Петербурге в семье придворного метрдотеля императрицы Марии Федоровны Луи Жюля Бенуа. Среднему сыну Луи Жюля Бенуа, Николаю, развитому мальчику, с детства владевшему французским и немецким языками, предстояло связать жизнь с русским искусством. Занимаясь в немецкой школе Св. Петра и Павла, куда он поступил в 1822 году девяти лет, а затем в реформаторской церковной, Николай много рисовал. Его первым учителем рисования был известный в то время преподаватель Кабль, который постоянно хвалил своего ученика. Мать Николая, на которую после смерти мужа в 1822 году легла забота о будущем детей, ходатайствовала перед императрицей Марией Федоровной о приеме сына в Академию художеств. Бенуа учился прекрасно. Усердие и крайне добросовестное отношение ко всему, чем бы он ни занимался, были его отличительными чертами.
В феврале 1831 года при распределении академистов по художественным мастерским Николай был назначен к академику В.А. Глинке, но проучился у него недолго. В июле того же года Глинка умер. Пять его учеников, в том числе Бенуа, перешли к академику X.Ф. Мейеру. В апреле 1834 года в этой мастерской Бенуа создал проект загородного дома богатого помещика. За эту архитектурную композицию он получает свою первую серебряную медаль - малую. В декабре 1834 года серебряную медаль, на этот раз большую, завоевывает его архитектурная композиция, а также проект музея, выполненный в апреле 1835 года.
Для выпускного проекта 1836 года Бенуа выбрал проект "Училище правоведения", получивший высокую оценку. На торжественном собрании 27 сентября 1836 года Бенуа была присуждена за него "большая золотая медаль", он был также награжден шпагой и выпущен из академии со званием художника четырнадцатого класса.
Блестящее окончание академии давало право заграничного пенсионерства. Но пенсионерство начиналось не ранее чем через три года после окончания учебного заведения, в течение которых выпускникам необходимо было по правилам академии получить строительную практику. Служба Бенуа началась в Первой Санкт-Петербургской гимназии, куда он был зачислен архитектором в ноябре 1836 года. Основную же практику Бенуа прошел, будучи помощником К. Тона.
В конце мая 1840 года, получив награду в тысячу рублей ассигнациями "за труды по постройке храма во имя Христа Спасителя", Бенуа начинает готовиться к заграничному путешествию.
За границей Бенуа в полной мере подвергся влиянию идей, которыми была пропитана атмосфера тогдашней Европы, - идей романтизма. С 1840 по 1846 год Бенуа живет в Италии. Через Швейцарию Бенуа направляется к Кельну, вполне отдавая дань своей любви к готическим соборам, сделав с них ряд тончайших, прекрасных акварелей.
Значительным событием для пенсионеров был приезд в Италию в декабре 1845 года Николая I. Во время осмотра древних построек Рима царь долго беседовал с Бенуа и Резановым. На обратном пути в Россию Бенуа посетил Францию и Англию. Это была великолепная возможность увидеть страны, в которых архитектура средневековья достигла совершенства. 3 ноября 1846 года Николай Бенуа вернулся в Петербург, пробыв за границей шесть с половиной лет, полный желания как можно быстрее применить знания, полученные во время пенсионерства.
18 декабря 1846 года архитектор был зачислен на службу в Кабинет его императорского величества с жалованием. Николай I, памятуя о встречах в Риме, благоволил к нему. Последовали заказы для царской семьи, носившие, правда, прикладной характер. Получив высочайшее одобрение эскизов прикладных изделий для царского двора, в августе 1847 года он начинает работу над большим проектом здания придворных конюшен в Петергофе в готическом стиле, так называемых Готических конюшен, занимающих одно из центральных мест в его творчестве. Конюшни строились по личному заказу Николая I, благоустраивавшего свою летнюю резиденцию.
В 1847 году "во уважение отличных дарований искусства и познаний" Бенуа присваивается звание академика, а в 1850 году он был назначен главным архитектором при Петергофском дворцовом правлении и имел теперь отношение ко всему, что строилось в Петергофе, непосредственно следил за строительством и состоянием построек.
При постройке третьего крупного здания в Петергофе - железнодорожного вокзала (проект делался в 1854 году по заказу владельца дороги барона Штиглица) - зодчий опять обратился к готическому стилю. Одновременно с вокзалом в Петергофе Бенуа сделал проекты и занимался строительством небольших станций той же железной дороги: в Стрельне (1856), Сергиево (1855-1857) и Красном Селе (1858). Ему также принадлежит здание почты в стиле "готики", проект которой он выполнил в 1850 году совместно с А.К. Кавосом.
В 1850-е годы Бенуа выполняет еще несколько работ для Петергофа. Госпиталь со службами (1850-1857) решен архитектором в классическом духе с ориентацией на широко распространенное направление "стиля Людовика XVI". В 1856 году Бенуа построил в Петергофе Официантский дом, расположенный в центре города, а в 1861-1868 годах - Верхнесадский министерский дом недалеко от Большого дворца - оба здания в стиле раннего французского классицизма.
В 1851 году Бенуа был назначен в Первый округ путей сообщения, что положило начало его участию в управлении строительной частью Петербурга. В 1852 году Бенуа начал службу в Департаменте сельского хозяйства при Министерстве государственных имуществ.
В 1857 году архитектор выполняет, наконец, самостоятельную работу в Петербурге - строит католическую церковь Св. Марии на Выборгской стороне. Это была единственная церковная постройка, созданная Бенуа в романском стиле, представляющая интерес, тем более что в ней был похоронен сам архитектор.
В том же году Бенуа получил звание профессора Академии художеств. 19 июня 1861 года он вошел в состав комитета, ведающего делами по постройкам в Петровско-Разумовском. С 1862 по 1865 год архитектор строит в Петровском главное здание академии - это единственная постройка его в Москве и последнее крупное общественное сооружение, возведенное им в России.
Постройки, осуществленные Бенуа во второй половине века, в основной своей массе невелики по объему, но им присущи сугубо индивидуальные, свойственные лишь этому архитектору черты. Основные заказы в 1860-е годы Бенуа получает от семьи Шереметевых. В начале 1870-х годов Бенуа занимается некоторыми работами для Петергофа. Несколько частных заказов получает он и в Петербурге: перестраивает дом Ф.К. Шульца на Литейном проспекте (1871-1872), в следующем году строит дом В.К. Кребера на Надеждинской.
С 1890 по 1893 год Бенуа был председателем Санкт-Петербургского общества архитекторов. Несмотря на преклонный возраст, он сохранял бодрость и трудоспособность, имел безупречное зрение "и еще за год до смерти... мог чертить и раскрашивать, точно ему не восемьдесят четыре, а двадцать четыре года".
Последний свой проект архитектор делает за два года до смерти, в 1896 году. Это проект женской гимназии в Енисейске. Бенуа было тогда восемьдесят три года. В том же году его избирают почетным членом Академии художеств. Умер Бенуа 11 декабря 1898 года.
