Художник, искусствовед, народный художник РСФСР (1970). В 1901-1911 гг. учился в Московском училище живописи, ваяния и зодчества. С 1912 г. участвовал в выставках. В 1915 г. создал серию офортов и рисунков к "Мифологической азбуке". В 1920-1930 гг. - преподавал во ВХУТЕМАСе, ВХУТЕИНе, Институте пролетарского изобразительного искусства. В 1921-1926 гг. - входил в творческое объединение "Маковец", участвовал во всех выставках этого объединения. В 1927-1930 гг. - научный сотрудник, а затем - член-корреспондент Государственной Академии художественных наук (ГАХН). В 1936-1949 гг. преподавал в Московском художественном институте. В 1950-е годы много занимался мозаикой. Автор исследований "Техника стенных росписей" (1930), "Искусство фрески в Древней Руси" (1954). 1963 г. с большим успехом прошла персональная выставка Н.М. Чернышева (совместно со скульптором Н.В. Крандиевской). Скончался Н.М. Чернышев 14 сентября 1973 года, похоронен в Москве на Ваганьковском кладбище.