Родился в 1872 году в г. Казалинске, б. Сыр-Дарьинской области Туркестанского края, ныне Казахстан. Родители Романова Н.М. происходили из мещан, отец служил артиллерийским чиновником. Специальность геолога Н.М. Романов получил в Казанском университете, который окончил в 1898 году по естественному отделению физико-математического факультета.
Самая ранняя научная работа «Фауна кунгурского яруса пермокарбоновых образований на р. Каме и р. Чусовой» была опубликована в 1898 г. в Казанском университете.
Романов Н.М. участвовал в почвенных исследовательских экспедициях В.В.Докучаева. Ему было предложено остаться стипендиатом для получения профессорского звания по кафедре геологии и геодезии, но по семейным обстоятельствам (необходимость оказания материальной помощи отцу, вышедшему в отставку, братьям и сестрам, учившимся в разных школах) Н.М. Романов был вынужден отказаться.
С 1911 года его основная работа была сосредоточена в Нижегородском кадетском корпусе, а также в Коммерческом училище. Он вел занятия по минералогии, химии, товароведению, создал кабинеты и лаборатории, богато обставленные учебными пособиями. По общественной линии Н.М. Романов являлся заместителем председателя Нижегородской секции гигиены воспитания и образования.
Николай Михайлович состоял в ряде научных обществ. Одно из них – Русское общество охранения народного здравия, о чем свидетельствует составленный им отчет за 1912 г.: «Санаторий для девочек им.Н.А. Грацианова в с. Старая Пустынь Арзамасского уезда». Также он был одним из создателей в Нижнем Новгороде просветительного кинематографа. В 1915г. вышел каталог кинематографических лент и диапозитивов по теме гигиены воспитания и образования – составителем значится преподаватель Коммерческого училища Н.М. Романов.
В Нижегородском научном обществе по изучению местного края он вел большую полевую работу, результатом которой явились научные исследования по изучению природы и ископаемых Нижегородской губернии, он придавал большое значение разработке маршрутов и программ геологических экскурсий по Нижнему Новгороду и его окрестностям.
В 1918 г. на базе Варшавского политехнического института в Нижнем Новгороде был организован Нижегородский государственный университет, в состав которого по преемственности было переведено горное отделение. С 13 сентября 1919 г. Н.М. Романов становится ответственным преподавателем геологии горного факультета и зав. геологическим кабинетом Нижегородского государственного университета.
После ликвидации горного факультета (он был передислоцирован в Москву), Н.М. Романов перешел работать в Педагогический институт, выделенный из педфака университета, и стал первым заведующим кафедрой географии Нижегородского педагогического института. В этот период времени он активно сотрудничает с Ассоциацией по изучению производительных сил Центральной промышленной области и публикует исследования в научных сборниках «Производительные силы Нижегородской губернии», выходящих под ред. проф. С.С. Станкова.
С октября 1930 г. Н.М.Романов был начальником Нижегородского районного геологического управления. Его научные интересы сосредоточились на изучении геологии и полезных ископаемых Поволжья, главным образом, в связи с индустриальным развитием нижегородского (горьковского) промышленного района и коммунальным строительством. В частности, им было проведено исследование геологического строения правого берега р. Волги с целью проектирования постоянного моста через Волгу и укрепления Волжского косогора, были проанализированы геологические предпосылки для постройки большого стекольного завода на Моховых горах, изучено Неклюдовское месторождение болотной руды и др.
Много сил Николай Михайлович отдавал просвещению, организации экскурсий. Им составлены научно – популярные учебные пособия и очерки по изучению недр и геологического прошлого Горьковской области, очерки исторической геологии, краткое методическое пособие и элементарный определитель минералов, элементарный курс качественного химического анализа и др.
В состав профессуры Нижегородского (Горьковского) госуниверситета Н.М. Романов вошел в 1931г. одновременно с другими профессорами: А.А. Андроновым, И.Р. Брайцевым, А Д.Некрасовым. С.С. Станковым. Как преподаватель высших учебных заведений, он опубликовал несколько учебных пособий и популярных брошюр по геологии.
С 1931 г. Н.М. Романов был научным руководителем Нижегородского геологоразведочного треста и привлекал к геологическим исследованиям края таких виднейших советских геологов как А Н. Розанов, Н.Г. Кассин, знаменитый гидрогеолог Ф.П. Саваренский. А Н. Розанову было поручено редактирование трехтомного издания «Недра Горьковского края», в котором были опубликованы сводные материалы по геологическому строению, подземным водам и полезным ископаемым. Н.М. Романов был членом редакционной коллегии этого издания.
Для развития геологии как науки большое значение имел Геологический музей. Он был учрежден при университете в 1931 г. В 1933 г. музей был передан Горьковскому геологоразведочному тресту.
При Геологическом музее было организовано хранилище коллекций (за невозможностью все экспонировать), а также склад образцов, доставлявшихся геолого-поисковыми и другими экспедициями треста, вскоре разросшийся до 100 000 экземпляров.
Из книг, переданных краевым музеем и кафедрой геологии университета, была создана геологическая библиотека, включающая 5000 ед.хр., вскоре разросшаяся до 10 000 книг и журналов. В соседних с музеем залах разместилась кафедра геологии университета. Так был создан научный центр. Однако этому центру не дано было развиваться дальше. Из-за недостатка помещений в тресте, вопреки воле научного руководителя, музей был превращен в бюро камеральной обработки и таким образом, ликвидирован. В связи с протестом университета, по требованию Московского центра геологоразведочной службы, музей был передан Горьковскому государственному университету, но со смертью Н.М. Романова в 1942 г. были ликвидированы кафедра геологии и геологический музей.
Похоронен был Николай Михайлович на Бугровском кладбище Нижнего Новгорода.