Николай Шмелев родился 18 июня 1936 года в Москве. В 1958 году будущий академик закончил экономический факультет МГУ, затем работал в Институте экономики, Институте экономики мировой социалистической системы и Институте США и Канады Академии наук СССР. С 1999 года Шмелев стал директором Института Европы РАН.

Шмелев приобрел широкую известность благодаря статье «Авансы и долги», опубликованной в журнале «Новый мир». Статья, ставшая впоследствии основой вышедшей в 1996 году одноименной монографии, содержала беспрецедентно обстоятельную критику экономической системы СССР. Всего академик стал автором более 70 монографий и 200 научных работ, посвященных, преимущественно, экономическим реформам в России.

Шмелев нередко выступал в роли публициста, а в начале 90-х годов был народным депутатом и членом Верховного совета СССР. Академик награжден орденом Почета и орденом Дружбы.