В 1868 году окончил штурманское училище, после чего принимал участие в трёхлетнем кругосветном плавании на клипере «Всадник». В 1870 году получил звание прапорщика. С 1871 года Николай служил в Компасной обсерватории в Кронштадте, в 1874 году поступил в Морскую академию. После окончания Юргенс снова служил в обсерватории, был на стажировке в США.
В 1877 году Николай Юргенс служил старшим штурманский офицером на лодке «Ёрш», в 1878 году на крейсере «Азия», в 1879 году на броненосном фрегате «Генерал-Адмирал».
С 1882 по 1883 годы проходил первый в истории официальный Международный полярный год. В рамках его программы Россия обязалась обустроить на своей территории две полярные станции: в устье реки Лены и на Новой Земле. 30 сентября 1880 года начальником Ленской экспедиции Полярная комиссия Русского географического общества избрала Николая Юргенса, поручика корпуса флотских штурманов. Кроме Юргенса в состав экспедиции входили астроном-магнитолог Адольф Георгиевич Эйгнер, доктор медицины Александр Александрович Бунге и пятеро моряков и солдат[1]. В Якутске к ним был прикомандирован ещё один член, наблюдатель и переводчик с якутского казак А. Большёв[2]. Подготовку учёные проходили в Пулковской астрономической, Павловской магнитно-метеорологической и в Главной физической обсерваториях[3], где одновременно проходила поверка метеорологических приборов для наблюдений на станции[4].