Николай Константинович Симонов родился 4 декабря (21 ноября) 1901 года в Самаре, в семье управляющего мукомольной фирмы.
До 1918 года Николай учился в мужской гимназии, играл в гимназическом театральном кружке.
В 1918 году главный режиссёр Самарского городского театра З.М. Славянова пригласила юношу на главную роль Саввы в одноимённой пьесе Л.Н. Андреева.
После гимназии поступил в 1918 году на вечернее отделение Самарской художественно-промышленной школы. В 1921 году Симонов поступает на факультет живописи петроградской Академии художеств (учился у О.Э. Браза, А.А. Рылова, К.С. Петрова-Водкина). Однако, несмотря на успехи в академии, Николай предпочёл театр, о котором мечтал со школьных лет.
В 1922 году он поступил в петроградский Институт сценических искусств (сразу на второй курс Л.С. Вивьена). Некоторое время оставался студентом сразу двух учебных заведений, но в 1923 году был отчислен из академии по собственному желанию. В 1924 году Симонов окончил Институт сценических искусств и был приглашён в труппу Ленинградского театра драмы имени А.С. Пушкина (Александринского театра).
Однако сразу прийти в театр ему не удалось – он был на год призван в Красную армию. Вернувшись, Николай проработал в театре семь лет и сыграл несколько ведущих ролей.
В 1931 году он уехал из Ленинграда в Самару, где возглавил краевой драматический театр.
В Самару он привёз группу единомышленников, костяк которой составляли Василий Меркурьев и Юрий Толубеев. Более трёх лет Симонов играл на сцене Самарского театра главные роли, руководил театром, формировал труппу. За это время он поставил спектакли: «Мстислав Удалой» И.Л. Прута, «Егор Булычов и другие» М. Горького, «Суд» В.М. Киршона, «Привидения» Г. Ибсена, «Смерть Пазухина» М.Е. Салтыкова-Щедрина. Преподавал в студии драматического театра.
Николай Симонов оказал большое влияние на развитие театральной культуры в Самаре с 1931 по 1934 годы. Под его руководством за 3 сезона Куйбышевский краевой драматический театр зазвучал наряду с ведущими театрами Москвы и Ленинграда.
В 1934 году Симонов вернулся в Александринский театр и больше уже не покидал его. Пробовал он себя и в качестве театрального режиссёра.
Вершиной его творчества стали роли Фёдора Протасова («Живой труп» Л.Н. Толстого), Сатина («На дне» М. Горького), Сальери («Маленькие трагедии» А.С. Пушкина), Маттиаса Клаузена («Перед заходом солнца» Г. Гауптмана).
С 1924 года Симонов снимался в кино. Его роль Петра I в одноимённом фильме 1938 года стала эталоном экранного и сценического воплощения образа царя на долгие годы.
В годы немого кинематографа он сыграл роли в картинах: «Леди Макбет Мценского уезда», «Сын рыбака» (1928), «Каин и Артём» (1929) и других. Первую существенную, хоть и эпизодическую, роль в звуковом кино Симонов сыграл в фильме «Чапаев». Среди других его широко известных ролей в кино – Чуйков в «Сталинградской битве» (1948), Фёдор Протасов в «Живом трупе» (1952), Монтанелли в «Оводе» (1955), Флягин в «Очарованном страннике» (1962). Всего актёром было сыграно с 1924 по 1971 годы более 40 ролей в фильмах, среди которых: «Красные партизаны» (1924), «Катерина Измайлова» (1926), «Капитанская дочка» (1928), «Горячие денёчки» (1935), «Остров Безымянный» (1946), «Герои Шипки» (1954), «Человек-амфибия» (1962), «Рабочий посёлок» (1965), «Рыцарь мечты» (1968), «Последнее дело комиссара Берлаха» (1972) и другие.