Родился 21 октября 1945 года в Москве. Отец — поэт Сергей Владимирович Михалков (1913-2009), автор текста государственного гимна СССР и России, мать — литератор Наталия Петровна Кончаловская (1903-1988). В 1959 году он впервые снялся в кино — сыграл в эпизоде в фильме Василия Ордынского «Тучи над Борском», в 1961 году — в фильме Генриха Оганесяна «Приключения Кроша», а будучи студентом Щукинского училища, в 1963 году дебютировал уже всерьёз в фильме Георгия Данелии «Я шагаю по Москве». В 1963-1966 годах учился на актёрском отделении в театральном училище имени Б.В. Щукина.  В 1971 году окончил режиссёрский факультет Всесоюзного государственного института кинематографии (мастерская М.И. Ромма). Свой первый фильм (короткометражный) «...А я уезжаю домой» он снял в 1968 году, а его дипломной работой стала картина «Спокойный день в конце войны» (1970). 

Первой заметной режиссёрской работой Никиты Михалкова стал фильм «Свой среди чужих, чужой среди своих» (1974), в котором он сыграл главную роль, а также выступил режиссёром и соавтором сценария. Эта приключенческая лента оказалась по сути первой из так называемых «вестернов» в советском кино. Международное признание Михалкову принёс фильм «Неоконченная пьеса для механического пианино» (1977), получивший первый приз кинофестиваля в Сан-Себастьяне. Фильмы «Раба любви» (1976), «Пять вечеров» (1979), «Несколько дней из жизни И.И. Обломова» (1980), «Родня» (1982), «Без свидетелей» (1983) также любимы как зрителями, так и кинокритиками. Марчелло Мастроянни, сыгравший главную роль в ленте Михалкова «Очи чёрные» (1987), был удостоен приза "Лучшему актёру" на Каннском кинофестивале и номинации на "Оскар" — "Лучший актёр".

В конце 1980-х годов Михалков создаёт продюсерское объединение "Три Тэ" (Творчество, Товарищество, Труд). В 1993 году картина Никиты Михалкова «Урга: территория любви» (1991) получила номинацию на "Оскар" как лучший иностранный фильм. В 1994 году Михалков выступил одновременно в качестве продюсера, режиссёра, автора сценария и исполнителя главной роли в фильме «Утомлённые солнцем», принёсшем ему долгожданного "Оскара" и Гран-при Каннского кинофестиваля. Вновь он выступил в тех же качествах на съёмках своего нового международного проекта «Сибирский цирюльник» (1998), выход которого на российский экран состоялся в 1999 году.
В качестве актёра снимался в таких фильмах как «Сибириада» А.С. Михалкова-Кончаловского, «Вокзал для двоих» и «Жестокий романс» Эльдара Рязанова, «Униженные и оскорблённые» Андрея Эшпая, «Приключения Шерлока Холмса и доктора Ватсона. Собака Баскервилей» Игоря Масленникова и многих других. В последние годы сыграл яркие роли в фильмах «Статский советник» Филиппа Янковского, «Жмурки» Алексея Балабанова и «Персона нон грата» Кшиштофа Занусси.

В 2003 году Никита Михалков активно занимается документальной публицистикой. Совместно с телеканалом «Россия» выпустил цикл программ о белогвардейцах под названием «Никита Михалков. Русский выбор». В этом же году вышли две документальные картины «Отец» и «Мама», приуроченные к 90-летию С.В. Михалкова и 100-летию Н.П. Кончаловской.