Николай Попов окончил Санкт-Петербургскую консерваторию, завершил обучение в аспирантуре Высшей школы музыки и театра в Мюнхене (под руководством проф. А. Адорьяна). В 2002-2011 гг. являлся солистом БСО им. П. И. Чайковского. С 2012 года – солист оркестра Большого театра.
После окончания музыкальной школы (класс И. П. Пименовой) и музыкального училища имени М .П. Мусоргского (класс Е .С. Матвеева) и поступил в Санкт-Петербургскую консерваторию в класс доцента О. С. Чернядьевой.
В первый год обучения стал победителем Международного конкурса в Минске и лауреатом II премии Всероссийского конкурса исполнителей на деревянно-духовых инструментах в Санкт-Петербурге.
На третьем курсе, после победы на конкурсе среди студентов-духовиков Консерватории получил приглашение от председателя жюри, легендарного швейцарского флейтиста, профессора Ореля Николе пройти стажировку в Европейской академии камерной музыки им. В.-А. Моцарта в Мала-Вещь (Польша).
Окончив Консерваторию, Николай Попов продолжил своё обучение в аспирантуре Высшей школы музыки и театра в Мюнхене, где его наставником был известный флейтист, профессор Андраш Адорьян. Одновременно являлся стипендиатом сразу нескольких немецких фондов: Gartow Stiftung, Академии камерной музыки Villa-Musica и Благотворительного фонда всемирно известного скрипача И. Менухина Live Music now.
В 2000 году Николай Попов стал первым исполнителем на духовых инструментах — представителем от России в Молодежном оркестре им. Г. Малера (главный дирижер — Клаудио Аббадо) и участвовал в «Миллениум-турне» оркестра с французским композитором и дирижёром Пьером Булезом.
Ещё будучи студентом четвёртого курса музыкального училища Николай Попов стал солистом концертно-филармонической организации «Петербург-Концерт». Эта работа стала первым этапом его активной концертной деятельности.
В 2002-2011 гг. Попов был солистом БСО им. П. И. Чайковского под руководством народного артиста СССР Владимира Федосеева. С 2012 работает солистом оркестра Большого Театра.
Как солист Николай Попов выступал с БСО им. П. И. Чайковского, оркестрами Санкт-Петербургской филармонии, камерным оркестром «Виртуозы Москвы» и многими другими коллективами под руководством таких дирижеров, как В. Федосеев, В. Спиваков, Р. Мартынов, Ф. Мастранжело, А. Сладковский и др.
Помимо классической музыки Николай Попов принимает участие в джазовых проектах, делает аранжировки для различных коллективов. Сотрудничал с группами самых разных музыкальных направлений: Vermishelli Orchestra, «Терем-квартет», «RockoCo», «Easy Winners Ragtime Band» и многими другими. Ведет активную педагогическую деятельность, даёт мастер-классы в разных городах России и зарубежья.