Ученый родился 25 апреля 1932 года, окончил мехмат МГУ в 1955-м. После присвоения докторской степени в 1959 году он работал в Государственном Астрономическом институте имени П. К. Штернберга (ГАИШ МГУ) и в Институте космических исследований. В 1990 году перешел в ФИАН, где возглавил астрокосмический центр.
Николай Семенович более 30 лет работал над международным проектом "Радиоастрон", цель которого - проведение научных радиоастрономических наблюдений. В программе задействованы, в частности, космическая обсерватория "Спектр-Р", запущенная в 2011 году, и сеть наземных радиотелескопов.
Астрофизик также был известен по энергетической шкале цивилизаций и вкладу в исследования проблемы SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence, проект по поиску внеземных цивилизаций - прим. "РГ"). Он разработал шкалу, по которой цивилизации подразделяются на несколько уровней в зависимости от освоения ресурсов и энергопотребления.
В последнее время Николай Кардашев и его соавторы работали над развитием теории мультивселенной с системой кротовых нор.
Время и место похорон ученого пока не сообщаются. Соболезнования родным и коллегам выразили глава "Роскосмоса" Дмитрий Рогозин и сотрудники ракетно-космической отрасли.