Родился 7 мая 1860 года во Владикавказе. Окончил Владикавказское реальное училище, 2-е военное Константиновское училище и Николаевское инженерное училище.

В 1880 году выпущен корнетом лейб-гвардии конного полка. Офицер штаба Туркестанского военного округа, командир эскадрона казачьего полка, адъютант полка. После окончания Николаевской военной академии старший адъютант штаба 13-й пехотной дивизии, обер-офицер для поручений при командующем войсками Кавказского военного округа.

В 1900–1903 годах командир 1-ro Сунженско-Владикавказского полка терского казачества. Во время Русско-японской войны командир отряда, старший офицер штаба 1-й Маньчжурской армии, помощник командира кавалерийской дивизии. Отличился в сражениях при Ляояне, Шахе и Мукдене, за что награжден орденами Св. Анны 3-й степени с мечами и Св. Владимира 4-й степени, а также золотой саблей с надписью «За храбрость».

С весны 1905 года командир 1-го драгунского московского полка. В следующем году произведен в генерал-майоры с назначением командиром казачьей сводной бригады.

Спустя два года назначен начальником штаба 2-го кавказского армейского корпуса, а в 1912 году — командиром 1-й кавказской кавалерийской дивизии, получив очередное воинское звание генерал-лейтенанта. В годы Первой мировой войны на Кавказском театре военных действий. Командир кавалерийской дивизии, кавалерийской группы, 1-ro отдельного Кавказского корпуса. За боевые отличия, умелые действия и личную храбрость в Саракамышской, Евфратской и Эрзерумской операциях награжден орденами Св. Георгия 3-й степени, Св. Владимира 3-й степени с мечами, Св. Анны 1-й степени.

Особое место в боевой деятельности Николая Николаевича заняли бои в Персии во главе Экспедиционного корпуса (отдельная казачья дивизия, 40 сотен и 3 батальона, 20 орудий). Перевезенный по Каспийскому морю в Энзели и Казвино, корпус выступил в поход 6 декабря 1915 года. К 16 декабря, нанеся поражение главным силам германо-турецких войск, он занял Хамадан.

В январе — феврале 1916 года корпус, продвигаясь в Багдадском направлении, передовые части корпуса вышли на линию Кянгевер, Султанабад, в начале марта — Биджар, Кашань.

20 марта был занят город Исфагань. Тяжелое положение английского корпуса, действующего в районе Кут-Эль-Амара, вынудило английское правительство просить содействия русских дальнейшим наступлением на Багдад. Корпус возобновил наступление, нанеся поражение трем турецким дивизиям, к началу мая 1916 года занял Керинд, Касриширин, Ханекин, выйдя на соединение с англичанами. Николай Николаевич был возведен в звание генерала от кавалерии.

В последующие месяцы 1916 года Экспедиционный корпус вел боевые действия на турецко-иранской границе, получив задачу готовить наступательную операцию на Мосульском направлении.

2 февраля 1917 года Экспедиционный корпус во взаимодействии с 7-м Кавказским корпусом разбил главные силы 6-й турецкой армии, способствуя тем самым англичанам в занятии Багдада. Характеризуя этот этап деятельности Н.Н. Баратова, генерал от инфантерии Н.Н. Юденич писал: «Генерал Баратов — способнейший кавалерийский военачальник. Он решителен в действиях, отлично ориентируется в обстановке, находит слабые места противника, наносит стремительные удары во фланг и в тыл неприятелю. Храбрый, инициативный, никогда не забывающий о душе подчиненных ему войск, что и определяет его успех в бою».

В марте 1917 года уволен в отставку. С осени следующего года в Добровольческой армии, летом 1920 года министр иностранных дел «Южно-русского правительства».

С ноября 1929 года в эмиграции. Скончался в 1932 году в Париже.