Член Товарищества передвижников с 1891 года, первый народный художник Республики (1923), один из основателей социалистического реализма. Окончил Московское училище живописи, ваяния и зодчества (1883), где его главным наставником был В. Г. Перов. Академик (с 1898) и действительный член (с 1903) Императорской Академии художеств.
Николай Алексеевич Касаткин родился в Москве 13 (25) декабря 1859 года в семье художника-литографа Алексея Александровича Касаткина (1829 — после 1883).
С 1873 по 1883 год занимался в Училище живописи, ваяния и зодчества, где его наставниками были художники-передвижники Василий Перов и Илларион Прянишников.
В 1883 году Касаткин получил высшую награду училища — большую серебряную медаль и звание художника за картину «Нищие на церковной паперти». В 1894 и 1895 годах посетил Донбасс.
В 1894—1917 годах Касаткин работал педагогом в родном Училище. Кроме этого, после окончания училища Касаткина пригласил на работу в своё издательство крупнейший русский книгоиздатель И. Д. Сытин, где художник проработал около тридцати лет, участвуя в создании «Русской истории в картинах», первого настольного календаря, «Великой реформы» — юбилейного издания, посвящённого пятидесятилетию осуществления Крестьянской реформы и др.
После Октябрьской революции Касаткину первому было присуждено почётное звание народного художника Российской республики (1923). Он вошел в новосозданную АХРР («Ассоциация художников революционной России», художественное объединение, самое многочисленное и мощное из российских творческих группировок 1920-х годов). В 1924 году был командирован в Англию, чтобы запечатлеть социальную борьбу тамошнего пролетариата. В целом же попытки сделать из него «Горького советской живописи» оказались несостоятельными в силу явной несоизмеримости талантов. Лучше всего в поздний период ему удавались отдельные яркие портреты-типажи («За учебу. Пионерка с книгами» 1926, Музей революции).