Николай Николов започва кариерата си през 2006 г. в Лукойл (Бургас). През 2009 г. преминава в ЦСКА (София). През 2010 г. подписа с Тоно Калипо Вибо Валентия (Италия). Договорът му бе прекратен през 2012 г. През 2013 - 2014 г. играе в иранския Матин (Варамин). През 2014 г. се състезава за Шахрдари (Урмия), а от 2015 преминава в Пайкан (Техеран).

През 2016 г. се завръща в ЦСКА (София), но остава там само до октомври, когато подписва с Енисей (Красноярск, Русия). Престоят му там е кратък и в началото на 2017 г. се завръща в България, като се включва в бургаския Нефтохимик с когото става шампион на България за 2017 г. През 2017 - 2018 г. играе в руския гранд Белогорие (Белгород), с които печели купата на ЦЕВ. През 2018 г. преминава в португалския Спортинг (Лисабон). През 2019 г. се завръща в ВК Нефтохимик 2010 (Бургас).

През 2012 г. за първи път участва на олимпийски игри, където отборът заема 4-то място.
През 2015 г. участва в първите европейски олимпийски игри в Баку (Азербайджан), където достига до сребърно отличие.