Родился в деревне Орехово под Владимиром (ныне Собинский район Владимирской области) в семье инженера. Учась в гимназии Жуковский мечтал стать инженером-путейцем, учиться в Петербургском институте путей сообщения, но этого не позволяли весьма ограниченные средства его родителей.

Николай Егорович Жуковский родился 5 (17) января 1847 года в селе Орехово Владимирской губернии.
Отец Жуковского был инженером-путейцем, одним из строителей Нижегородской железной дороги.
Первоначальное образование Жуковский получил в 4-й московской гимназии, которую окончил с золотой медалью. Учеба давалась нелегко, ведь ребенок был оторван от родительского дома. Подростком Николай Жуковский мечтал стать инженером, как его отец.
Пределом мечтаний Жуковского после окончания гимназии был Петербургский институт путей сообщения, но у родителей не было денег для того, чтобы обеспечить сыну учебу в этом заведении. Николаю пришлось поступать в Московский университет.
1863 – 1868 годы – Жуковский учится на физико-математическом факультете Московского университета, специализируется по прикладной математике. Видя незаурядные способности студента, преподаватели вовлекают его в математический кружок профессора Н. Д. Брашмана. Тем не менее, даже закончив Университет, Жуковский продолжает мечтать о Петербурге и инженерной карьере.
Жуковский поступает-таки в Петербургский институт путей сообщения, но обнаруживает, что не может там учиться – учеба попросту не дается ему. Провалив экзамен по геодезии, Николай Егорович бросает все и уезжает к родителям в Орехово.
1870 год – Жуковский начинает преподавать физику во 2-й Московской женской гимназии.
1872 год – Жуковский начинает преподавать математику в Московском высшем техническом училище и работает там до конца жизни. Первое занятие пришлось на день его рождения, будущему великому ученому тогда исполнилось 25 лет.
1874 год – Жуковский становится доцентом на кафедре аналитической механики в МВТУ.
1876 год – Николай Егорович защищает диссертацию на тему «Кинематика жидкого тела» и получает степень магистра; командирован советом ученых во Францию.
1882 год – Жуковскому присуждена степень доктора прикладной математики за исследование «О прочности движения».
С 1885 года до конца жизни – Жуковский преподает в Московском университете, начал с курса теоретической механики.
1890-е годы – Жуковский создает ряд работ, в которых исследует теорию полета: «О парении птиц», «К теории летания», «О крылатых пропеллерах», «О наивыгоднейшем угле наклона аэропланов».
1894 год – Николай Егорович выбран член-корреспондентом Петербургской Академии Наук.
1900 год – Жуковского выдвигают кандидатом в действительные члены Петербургской АН, но это означает переезд в Петербург, а Николай Егорович не хотел бросать преподавание в Московском университете и МВТУ. Он снял свою кандидатуру.
1900-е годы – появляются работы, посвященные аэродинамике: «О падении в воздухе легких продолговатых тел, вращающихся около своей продольной оси», «О присоединенных вихрях».
1902 год – при механическом кабинете Московского университета группой ученых во главе с Жуковским создана одна из первых в Европе аэродинамических труб.
1904 год – в подмосковном селе Кучино организован аэродинамический институт, ставший первым в Европе. Во главе института встал Николай Егорович Жуковский. В этом же году ученый открывает воздухоплавательную секцию в обществе любителей естествознания. Кроме того, в 1904 году была создана знаменитая теорема Жуковского, которая стала основой аэродинамики.
1905 год – Жуковский выбран Президентом Московского математического общества.
1910 год – хлопотами Жуковского в МВТУ открыта аэродинамическая лаборатория.
1910-е годы – самый плодотворный этап в работе Николая Егоровича. В этот период он работает над созданием основ аэродинамического расчета самолетов (работы «О контурах поддерживающих поверхностей аэропланов», «Динамика аэропланов в элементарном изложении», «Аэродинамический расчет аэропланов», «Исследование устойчивости конструкций аэропланов», «К задаче о прочности аэропланов», «Элементарная теория устойчивости аэропланов»), а несколько статей, вышедших под общим заголовком «Вихревая линия гребного винта» послужили теоретической основой для проектирования воздушных винтов.
1910 – 1912 годы – систематизировав научные работы и исследования, свои и своих учеников, Жуковский создает курс лекций «Теоретические основы воздухоплавания», которые читает в МВТУ.
1913 год – Жуковский преподает на курсах офицеров-летчиков при МВТУ. В этот же период работает над методами аэродинамического и прочностного расчета самолетных конструкций.
Период первой мировой войны – Николай Егорович, помимо прочего, разрабатывает теорию бомбометания, изучает баллистику артиллерийских снарядов.
Конец 1918 года – Советское правительство по инициативе Николая Егоровича учреждает ЦАГИ – Центральный Аэрогидродинамический институт. Руководителем поставлен Жуковский.
1920 год – создан институт инженеров Красного воздушного флота, переименованный через два года в Военно-воздушную инженерную академию им. Н.Е. Жуковского. Институт возник на базе организованных Николаем Егоровичем теоретических курсов для военных летчиков.
Весной этого же года Жуковский серьезно заболевает – сначала пневмония, потом паралич, а через несколько месяцев – брюшной тиф.
Весна 1921 года – Жуковский переносит второй инсульт.
17 марта 1921 года – Николай Егорович Жуковский умирает в санатории Усов под Москвой.