Николай Фешин родился в Казани. Отец художника Иван Александрович Фешин был владельцем иконостасной мастерской. В 1901 году Фешин закончил отделение живописи художественной школы Казани и, имея необходимые рекомендации, поступил в Высшее художественное училище, относящееся к Академии художеств. Одновременно с обучением в училище Николай Иванович посещал мастерскую Ильи Ефимовича Репина.

В 1908 году Фешин получил первую премию имени Куинджи за выставленную на Весенней выставке в Академии «Черемисскую свадьбу». Музей Академии Художеств приобрел картину «Портрет неизвестной».
В 1909 г. Николай Иванович получил официальное звание художника и был наделен правом пенсионерской заграничной поездки. В ноябре этого же года художник окончил Высшее художественное училище и получил диплом. Приняв участие в международной Мюнхенской выставке, Фешин за картину «Дама в лиловом» получил золотую медаль.

В живописи Николая Фешина 1900-х годов доминировал импрессионизм. Его картины были динамичны, красочны и реалистичны. Примером таких работ может служить «Черемисская свадьба»(1908), проданная американским музеем в 2011 году на аукционе неизвестному за 3,3 млн долл.

С 1910 года художник регулярно участвовал в международных выставках в Европе и США. В1916 году Николай Фешин стал членом ТПХВ и получил звание академика живописи. В 1913 году он женился на Александре Белькович — дочери директора Казанской художественной школы, в 1914 году у них родилась дочь Ия.

В годы Гражданской войны Фешин в основном зарабатывал писанием портретов, а также росписью кустарных шкатулок. Работавшие в Казани представители Американской Администрации Помощи (АРА), а также бывший ученик, работавший тогда в ЦК РКП(б), помогли Фешину перебраться в США. Перед отъездом он передал свои крупные полотна в музей.

С 1923 года художник жил в Нью-Йорке. Он имел большой успех как портретист. В Нью-Йорке у него развился туберкулёз, и врачи посоветовали ему переехать в местность с более сухим климатом. С 1927 года художник поселился в Таосе (штат Нью-Мексико), где построил дом-студию с «неофольклорной» резьбой собственного исполнения. В 1931 году Фешин получил американское гражданство.

Подводя итоги жизненного пути, Николай Иванович с грустью признавался в своем одиночестве. «Я часто думаю о прожитом, – писал он, – и прихожу к заключению, что люди не должны покидать своей страны. Весь духовный фундамент человека закладывается с самого детства и растет вместе с окружающим до самого конца. В чужой стране он существует только физически, находясь в постоянном одиночестве».