Родился 28 марта 1834 г.; образование получил в Пажеском корпусе, 13 августа 1852 г. произведён в первый офицерский чин и выпущен в Кавалергардский лейб-гвардии полк. В 1856 г. в чине поручика закончил курс наук в Николаевской академии Генерального штаба. В 1859 г. произведён в штабс-ротмистры. Командовал 10-м Нижегородским драгунским полком, затем Конным лейб-гвардии полком. 28 марта 1871 г. произведён в генерал-майоры, в 1873 г. получил орден св. Станислава 1-й степени. В русско-турецкой войне 1877—1878 гг. принимал участие в качестве командира сводной казачьей дивизии, за отличие был награждён золотым палашом с надписью «За храбрость» (1877 г.), орденами св. Анны 1-й степени с мечами (1878 г.) и св. Владимира 2-й степени с мечами (1879 г.).
В 1880 г. был назначен Астраханским губернатором и наказным атаманом Астраханского казачьего войска, 30 августа 1881 г. произведён в генерал-лейтенанты. С 1882 г. числился по Министерству внутренних дел. В 1889 г. — почетный опекун Санкт-Петербургского присутствия опекунского совета учреждений императрицы Марии, с 1890 г. — главноуправляющий Собственной Его Императорского Величества канцелярией по учреждениям императрицы Марии. Состоял попечителем Императорского Александровского лицея, был зачислен по Астраханскому и Донскому казачьим войскам и в списки Лейб-гвардии Конного полка. 21 мая 1890 г. был назначен членом Государственного совета. У Николая Алексеевича остался сын — Фёдор Николаевич Бахметев (Бахметьев)
Умер в 1907 г.
