С 1821 года находился на военной службе. В 1823—1829 годах, состоя прапорщиком в свите Его Императорского Величества по квартирмейстерской части, участвовал в военных экспедициях в киргиз-кайсацкую степь, прикрывал купеческие караваны, направлявшиеся в Бухару; в феврале 1829 года был определён адъютантом в штаб отдельного Оренбургского корпуса; с 1832 года — старший адъютант начальника штаба; с января 1835 года — адъютант командира отдельного Оренбургского корпуса В. А. Перовского. В 1831—1834 годах он возглавлял строительство торгового тракта Самара — Стерлитамак — Верхнеуральск.
Высочайшим приказом 28 ноября 1840 года он был назначен подполковником по кавалерии, исправляющим должность командующего Башкиро-мещерякским войском; 6 декабря 1843 года произведён в полковники.
В 1845 году был переименован в коллежские советники и назначен, со 2 апреля 1845 года, на должность вице-губернатора Саратовской губернии. Через год он получил вакантную должность оренбургского гражданского губернатора; был членом Сибирского комитета; получил чин действительного статского советника.
В декабре 1851 года был возвращён на военную службу — в звании генерал-майора снова был назначен командиром Башкиро-мещерякского войска — до мая 1853 года. Во время почти годового отсутствия В. А. Перовского (поход в Кокандское ханство) Балкашин исполнял должность оренбургского и самарского генерал-губернатора[1], а Башкирским войском командовал подполковник Александр Афанасьевич Толмачёв. С февраля 1854 года Балкашин снова командир Башкиро-мещерякского войска — до мая 1858 года; в мае 1856 года он был произведён в генерал-лейтенанты[2].
Был награждён орденами Св. Владимира 2-й (1855) и 4-й (1832) степеней; Св. Анны 1-й (1853) с императорской короной (1854), 2-й (1842) и 4-й (1824) степеней; Св. Станислава 1-й (1849), 2-й с императорской короной (1840) и 3-й (1833) степеней.
Умер 2 (14) июля 1859 года от холеры в Петербурге[3], похоронен на Волковском кладбище. В честь Н. В. Балкашина назван посёлок Балкашино[4].