Родился 21 октября 1945, в Москве. В 1956-1959 годах Никита Михалков учился в Центральной музыкальной школе при Московской консерватории по классу фортепиано, занимался в театральной студии при Драматическом театре имени Станиславского.
В 1963 году поступил в Театральное училище имени Щукина, но в 1966 году был исключен за съемки в кино (студентам в то время это запрещалось).
В 1971 году заканчивает режиссёрский факультет ВГИКа (мастерская Михаила Ромма).
В возрасте 27 лет был призван на военную службу, в 1972-1973 годах проходил её на Камчатке на атомном подводном флоте, на флагманском крейсере ТОФ «Михаил Кутузов». По словам сослуживцев первые недели службы Никита ходил с задранным носом и требовал к себе недюжинного уважения. Старшинам это не понравилось, и они быстро поставили знаменитого «салагу» на место, вызвав бурю возмущения с его стороны. - Да вы знаете, с кем разговариваете? Я - кинозвезда! Знаете, кто мой отец?!
С Михалковым был проведен вторичный «задушевный разговор», и больше Никита не кичился ни знаменитым родителем, ни славой, ни влиятельными столичными знакомыми.  Участвовал в художественной самодеятельности, регулярно выступал с концертами, собирая полные залы.
В кино Михалков начал сниматься в 14 лет. В 1960 году сыграл роль школьника, пародирующего православного священника, в фильме Василия Ордынского «Тучи над Борском», в 1961 году — в фильме Генриха Оганесяна «Приключения Кроша».
В 18 лет сыграл одну из главных ролей в фильме Георгия Данелия «Я шагаю по Москве» и спел там доныне популярную одноимённую песню, после чего получил широкую известность.
В 1974 году на экраны страны вышел первый фильм Михалкова — режиссёра «Свой среди чужих, чужой среди своих».
Десятилетие 1974—1984 гг. прошло для Михалкова очень плодотворно. Почти ежегодно на экраны страны выходят его фильмы, они получают международное признание, завоёвывают множество призов на международных и всесоюзных фестивалях.
Также на рубеже 1980-х годов Михалков много и успешно снимается. Самые известные его роли: «Сибириада» — режиссёр Андрей Михалков-Кончаловский (1979), «Вокзал для двоих» (1983) и «Жестокий романс» (1984).
В 1984 году Никите Михалкову присвоено звание народного артиста РСФСР.
В конце 80-х Михалков создает продюсерское объединение «Студия ТриТэ» (Творчество, Товарищество, Труд), которое успешно работает и по сей день. Первым фильмом, созданным при участии этого объединения, стала картина Михалкова «Урга — территория любви» (1991) — притча о монгольской семейной паре, живущей в степи. Картина имела шумный успех на международных кинофестивалях и была номинирована на премию «Ника» в 5 категориях и на премию «Оскар» в номинацию «Лучший иностранный фильм».
С января 1992 года Никита Михалков — член президиума Российского международного фонда культуры. 21 мая 1993 года Никита Михалков был избран председателем правления Российского фонда культуры (сменив академика Дмитрия Лихачёва).
В 1993 году Михалков выпустил фильм «Анна. От 6 до 18», рассказывающий о жизни его дочери Анны.
В 1994 году снял фильм «Утомлённые солнцем». Фильм получил множество наград, включая Гран-при Каннского кинофестиваля и «Оскар» за лучший иностранный фильм.
В 1998 году Никита Михалков избран председателем правления Союза кинематографистов России.
В 1999 году выходит фильм «Сибирский цирюльник». Михалков также как генеральный продюсер и художественный руководитель (от студии ТРИТЭ) принимал участие в фильме «Статский советник» (2005; режиссёр-постановщик: Филипп Янковский). Интересно, что, по некоторым данным, предок Никиты Сергеевича — Владимир Сергеевич Михалков (1816—1900) — был действительным статским советником.
В 2007 году фильм Михалкова «12» получает награду — Специальный «Золотой лев» 64-го Венецианского кинофестиваля.
Авторитарный стиль его руководства не нравился многим кинодеятелям. Союз кинематографистов России не избрал Михалкова делегатом на свой VII съезд. В ответ Михалков назвал несколько сотен делегатов Съезда кинематографистов России «театром лилипутов». Поскольку несколько членов Союза заявили о нелегитимности голосования (так как из 567 делегатов 184 отсутствовали), а Минюст России предупредил о возможном отказе в регистрации его итогов, вопрос о Председателе Союза остался открытым. В итоге, Союз оказался под угрозой закрытия. Сторонники Михалкова (актёр Василий Ливанов, режиссёр Владимир Наумов, директор Госфильмофонда Николай Бородачев и кинорежиссёр Клим Лаврентьев) подали иск о нелигитимности итогов VII съезда Союза. В ответ новоизбранные руководители Союза отправили 3 письма в Московскую и Пресненскую прокуратуры и в управление по борьбе с экономическими преступлениями ГУВД с требованиями расследовать экономическую деятельность Михалкова. 17 марта Пресненский суд Москвы признал итоги VII съезда СК незаконными. В настоящее время это решение не вступило в законную силу и обжаловано в Мосгорсуде. 30 марта Внеочередной съезд СК переизбрал Михалкова Председателем СК.
В январе 2008 года Михалков прибыл в Сербию для поддержки кандидата в президенты Сербии Томислова Николича. Михалков принял участие в собрании молодых православных фундаменталистов «Номоканон», получившей известность отрицанием военных преступлений, совершенных сербами в 1992—1999 годах.
Михалков заявил: «Вот говорят о правах албанцев, но мы же взрослые люди и понимаем, что на самом деле идёт война с православием, потому что православие — это основная сила, противостоящая культурному и интеллектуальному макдоналдсу». В ответ на это из зала раздался вопрос: «А что лучше — макдоналдс или сталинизм?». «Ну это кому как», — ответил Михалков.
Прадед по материнской линии — известный русский художник Василий Суриков.
Мать: поэтесса, переводчица Наталия Кончаловская, дочь художника Петра Кончаловского.
Старшая сестра Екатерина: дочь от первого брака Натальи Кончаловской. Была замужем за знаменитым советским писателем Юлианом Семёновым.
Старший брат — кинорежиссёр Андрей Михалков-Кончаловский, в советские времена иммигрировал в США, где снял несколько популярных кинофильмов. В конце 1990-х годов реэмигрировал в Россию.
Никита Михалков дважды был женат. Первая супруга — актриса Анастасия Вертинская. От этого брака родился сын Степан Михалков, ресторатор. Вторая супруга — Татьяна Михалкова — мать Анны, Артёма и Надежды.