Николай Константинович Дмитриев родился в Москве 28 августа (10 сентября) 1898 г. Его отец, Константин Николаевич, имел математическое образование, служил в полевой артиллерии, после отставки работал бухгалтером. По делам службы он бывал в Средней Азии, Турции, Египте. Рассказы отца о восточных странах и живущих там людям, вероятно, способствовали пробуждению у Николая Константиновича большого интереса к Востоку.

В 1908 г. Николай Дмитриев поступил в 3-ю Московскую мужскую гимназию, которую окончил в 1916 г. с золотой медалью. В гимназии он серьезно и углубленно изучал классические языки и литературу. В то же время Николай Константинович настолько хорошо изучил иврит, что состоятельные еврейские семьи приглашали его для преподавания древнееврейского языка своим детям.

По окончании гимназии Н.К. Дмитриев поступил на классическое отделение историко-филологического факультета Московского Университета, которое окончил в 1920 г. В университете помимо занятий классическими языками Н.К. Дмитриев находил время изучать общее языкознание и южнославянские языки, в особенности болгарский и сербский, и овладел ими настолько, что в дальнейшем переводил рассказы А.П. Чехова на сербский язык и «Сербские народные сказки» Вука Караджича на русский. Одновременно с этим (1916–1918) он занимался на курсах иностранных языков Берлица, изучая английский и итальянский языки.

В 1918 г. Н.К. Дмитриев поступил во вновь открытый Лазаревский Переднеазиатский институт (сменивший дореволюционный Лазаревский институт восточных языков, а с 1921 г. – Московский институт востоковедения). Он поступил сразу на три разряда: турецкий, арабский и персидский, посещая занятия крупнейших ученых того времени – В.А. Гордлевского, С.К. Церуниана, А.Э. Шмидта, М.О. Аттаи, А.А. Фреймана, А.П. Алявдина. Кроме того, Н.К. Дмитриев изучал пехлевийский и сирийский языки, а из тюркских – азербайджанский, казахский и башкирский. Башкирским языком он занимался с аспирантом М.М. Биляловым, с которым разрабатывал схему построения грамматики башкирского языка, тогда еще практически неизученного. По предложению профессора В.А. Гордлевского он разработал по первоисточникам детальные положения турецкой грамматики, которые в то время еще не были освещены в тюркологической литературе. Часть этих обширных материалов вошла в «Грамматику турецкого языка», изданную в 1928 г.

В 1921 г. Н.К. Дмитриев стал сотрудником Восточной секции Научно-исследовательского института языка и истории литературы РАНИОН, где работал сначала в должности младшего, затем старшего научного сотрудника до 1925 г. В 1922 г. успешно окончил Московский институт востоковедения.

В 1924 г. Николай Константинович представил в Восточную секцию сразу три работы: очерки османской мимологии, исследования по чертам турецкого языка и быта в сербских сказках и материалы по казанско-татарскому фольклору – записи татарских песен с их лингвистическим и фольклористическим анализом. Это послужило основанием для присуждения ему звания старшего научного сотрудника.

В 1925 г. Н.К. Дмитриев подготовил и защитил кандидатскую диссертацию «Элементы турецкого языка в сербском фольклоре». Тогда же он получил приглашение от академика А.Н. Самойловича и начал работать в Ленинградском Восточном институте. Там он состоял сначала в должности доцента, с 1929 г. – в должности профессора и с 1930 г. до закрытия института в 1937 г. – в должности заведующего кафедрой турецкого языка. В 1926 г. Н.К. Дмитриев начал чтение лекций по тюркским языкам на факультете языкознания и материальной культуры Ленинградского государственного университета.

Одновременно с работой в ленинградских вузах Н.К. Дмитриев состоял с 1926 по 1932 гг. старшим научным сотрудником монголо-финно-турецкой секции Научно-исследовательского института сравнительного изучения литератур и языков народов Запада и Востока, а после реорганизации его в 1930 г. в Ленинградский научно-исследовательский институт речевой культуры и Ленинградский научно-исследовательский институт языкознания – заведующим секцией тюркских языков и преподавателем турецкого языка аспирантам (1933–1936).

В Московском университете он работал с 1928 г. доцентом, а с 1929 г. – профессором; с 1930 по 1939 гг. руководил кафедрой тюркских языков, а в 1940–1942 гг. – кафедрой тюркской филологии; в 1943–1954 гг. он фактически руководил Восточным отделением филологического факультета (с 1949 г. – официально). Там же в 1929–1930 гг. он читал курсы для студентов: турецкий фольклор, историю турецкой литературы, узбекский язык, башкирский язык. В 1937 г. в ЦНИИНП он читал специальный курс по якутскому языку. Позже, опять же в МГУ, им был прочитан курс «Обзор ближневосточных литератур». В 1940–1941 гг. он читал в Баку в Азербайджанском университете курсы для аспирантов на азербайджанском языке: введение в языки агглютинативного строя и азербайджанский язык. С 1942 г. Дмитриев читал на Восточном отделении филфака МГУ введение в тюркологию, сравнительную грамматику тюркских языков, общий курс по туркменскому языку.

Помимо обучения в вузах студентов-тюркологов Н.К. Дмитриев много сил отдавал повышению квалификации учителей из среды тюркоязычных народов. С 1935 по 1954 гг. заведовал тюркской секцией Научно-исследовательского института национальной педагогики, впоследствии Института нерусских школ и Института национальных школ. Как преподаватель Николай Константинович обладал даром просто и ясно излагать то или иное правило языка или характерные черты фольклорного сюжета.

В 1930 г Николай Константинович утвержден в звании профессора тюркских языков, а в 1938 г. ему была присвоена ученая степень доктора филологических наук.

29 сентября 1943 г. Н.К. Дмитриев был избран членом-корреспондентом Академии наук СССР по Отделению литературы и языка, специализация – «тюркология».

Когда в 1944 г. в Ленинградском университете был организован Восточный факультет, а на нем кафедра тюркской филологии, Н.К. Дмитриев возглавил ее и руководил ею до января 1948 г. Здесь он создал и читал ряд курсов по тюркскому языкознанию: введение в тюркологию; сравнительную грамматику тюркских языков; историю турецкого языка; курсы по турецкой и туркменской диалектологии; ряд общих курсов по турецкому, туркменскому, крымско-татарскому языкам и специальных курсов по турецкому, азербайджанскому и балкарскому языкам, а также курс по фольклору тюркских народов и др. Кроме того, для аспирантов он читал повышенные курсы по турецкому, кумыкскому, балкарскому, азербайджанскому языкам, по сопоставительной грамматике русского и турецкого языков, по тюркской палеогеографии. В Институте живых восточных языков помимо основных курсов по турецкому языку и фольклору Н.К. Дмитриев читал также специальный аспирантский курс «История изучения турецкого языка». Одновременно он работал научным сотрудником 1-го разряда Азиатского музея АН СССР (позднее Институт востоковедения АН СССР), где занимался разбором периодических изданий на тюркских языках.

С 1938 по 1954 гг. Николай Константинович был заведующим тюркским сектором Научно-исследовательского института языка и письменности АН СССР (в 1950 г. реорганизованного в Институт языкознания АН СССР).

В описании трудов Н.К. Дмитриева, выдающегося грамматиста, создателя ныне действующей модели описания грамматических систем тюркских языков, основателя одной из лучших российских тюркологических научных школ, остановимся также на четырех основных направлениях, которые были выделены им самим: 1. Сравнительная грамматика тюркских языков; 2. Изучение современных тюркских языков Кавказа, Крыма, Поволжья и Приуралья; 3. Проблемы Turco-Slavica; 4. Фольклор тюркских народов.

В области сравнительной грамматики тюркских языков Н.К. Дмитриев дает наиболее синтетические выводы, которые строятся на базе сравнительно-исторического изучения ведущих тюркских языков средневековья и нового времени. В основе всего построения лежит история основных грамматических категорий, присущих тюркским языкам. В этой области Николай Константинович является создателем своего рода грамматической школы по тюркологии.

Второй раздел связан с многолетней экспедиционной работой Дмитриева в регионах станы. Из современных тюркских языков им изучались юго-западные, т.е. все языки «огузского» типа, а из языков «кыпчакского» типа – их кавказская и поволжская ветвь. Все эти языки исторически тесно связаны со славянскими, что составляет особую тему в научных интересах Николая Константиновича. Он составил первую в истории науки грамматику кумыкского языка (1940) и написал полную башкирскую и азербайджанскую грамматики, публикация которых была приостановлена во время войны.

Н.К. Дмитриев занимался проблемой исторического взаимодействия тюркских и славянских языков по двум направлениям: русско-татарские и турецко-балканские языковые отношения. В частности, он занимался выяснением особенностей тюркских диалектов, дошедших до исследователя в славянской передаче. Это исследования тюркских заимствований в сербском языке, посвященные турецким лексическим и грамматическим заимствованиям в сербском языке, а также исследования славянских транскрипций старотюркского языкового материала. Еще одна область, в которой Н.К. Дмитриев совершил общепризнанный научный прорыв и вывел ее на новый уровень – это изучение тюркизмов в русском языке.

Поскольку для многих тюркских языков важнейшим историческим источником является фольклорный материал, Н.К. Дмитриев с первых лет своей деятельности проводил исследования в области фольклористики. Собирание фольклорного материала проводилось Николаем Константиновичем во время диалектологических экспедиций. Особенное внимание ученый уделял башкирскому, кумыкскому, крымско-татарскому, туркменскому и турецкому фольклору. По полевым материалам Н.К. Дмитриев читал университетский курс в ЛГУ и МГУ, кроме того, им был опубликован ряд монографических исследований по турецкой, башкирской и туркменской сказке.

В 1933 г. Н.К. Дмитриев был избран действительным членом Всесоюзного Географического общества. В 1944 г. Дмитриева избирают членом-корреспондентом, а в 1945 г. – действительным членом (академиком) Академии педагогических наук РСФСР.

Награжден орденом «Знак Почета» (1944), орденом Трудового Красного Знамени (1945), орденом Ленина (1954), медалями «За оборону Москвы», «За доблестный труд в Великой Отечественной войне» и др. Кроме того, он получил почетное звание «Заслуженный деятель науки» Туркменской ССР, Башкирской и Чувашской АССР (1947).

Николай Константинович Дмитриев умер 22 декабря 1954 г. в Москве.