Николай Николаевич Данилов родился в 1920 году в городе Оса Пермской области. Вскоре семья переехала в город Рыбинск Ярославской области, где мальчик и окончил среднюю школу. В 1938 году Николай Данилов поступил на биологический факультет Ленинградского университета.

В 1941-м, окончив третий курс, он записался добровольцем в Народное ополчение и был зачислен в отряд № 6 Василеостровского добровольческого партизанского полка. Полк действовал во вражеском тылу на территории Ленинградской области.

После демобилизации в августе 1945 года Николай Николаевич восстановился в Университете и окончил его в 1947 году, получив диплом с отличием. С мая по август 1947 года работал научным сотрудником экспедиции Института экспериментальной медицины, изучавшей очаги энцефалита в Ленинградской области. Затем был направлен в Уральский университет в Свердловск. Работал на кафедре зоологии, вёл курсы орнитологии, зоогеографии, методики полевых зоологических исследований. Его научные интересы лежали в области экологии птиц и фаунистики. В 1955 году Николай Николаевич защитил кандидатскую диссертацию «Птицы Среднего Урала и Зауралья».

В 1961 году был утверждён в учёном звании доцента. В 1967 году защитил докторскую диссертацию «Пути приспособления птиц к условиям существования в Субарктике» и в 1969 году стал профессором.

В 1970 году, не прекращая читать лекции в университете, Николай Николаевич перешёл на работу в Институт экологии растений и животных Уральского научного центра АН СССР. Здесь он создал лабораторию энергетики биогеоценотических процессов и руководил ею до конца своей жизни. Н. Н. Данилов подготовил много специалистов-биологов, успешно работающих в различных регионах бывшего СССР.

Он опубликовал более 150 научных работ, в том числе 5 монографий.

Зоологи Ленинградского университета в огне Великой Отечественной войны// Русский орнитологический журнал, 2010. Том 19. Экспресс-выпуск № 565 С. 711.