М.М. Амосов народився 6 грудня 1913 р. в с. Ольхово Вологодської губернії. В 1932 р. він закінчив Череповецький механічний технікум, після чого 3 роки працював змінним механіком на Архангельській електростанції. У 1939 р. М.М. Амосов з відзнакою закінчив Архангельський медичний інститут, а в 1940 – з відзнакою Всесоюзний заочний індустріальний інститут. Під час Великої Вітчизняної війни М.М. Амосов був на фронті провідним хірургом польового госпіталю. З 1947 до 1952 р. працював головним хірургом Брянського обласного відділу охорони здоров’я, і в цей час почав широко займатися грудною хірургією, проводив велику наукову роботу і в 1953 р. захистив докторську дисертацію.

У 1952 р. М.М. Амосов як видатний спеціаліст з грудної хірургії був запрошений до Київського інституту туберкульозу для керівництва спеціально створеною клінікою торакальної хірургії.

Тут з особливою повнотою розкрився його різнобічний талант хірурга і дослідника, фізіолога і інженера, стали особливо плідною наукова, організаторська, практична, педагогічна і громадська діяльність.

М.М. Амосов став одним з ініціаторів широкого впровадження в нашій країні хірургічного лікування при захворюваннях легень, вніс багато нового у розвиток цієї проблеми. Його дослідження сприяли значному зниженню захворюваності туберкульозом і корінному підвищенню ефективності лікування захворювання легень. У 1961 р. праці М.М. Амосова з легеневої хірургії були відзначені Ленінською премією.

У подальшому основним напрямком діяльності М.М. Амосова стала серцева хірургія. В 1955 р. він уперше в Україні почав хірургічне лікування вад серця і одним з перших у Радянському Союзі в 1958 р. широко запровадив у практику метод штучного кровообігу.

У 1963 р. Микола Михайлович першим у Радянському Союзі виконав протезування мітрального клапана, а в 1965 р. уперше в світі створив і впровадив у практику антитромботичні протези серцевих клапанів. М.М. Амосов започаткував низку нових методів хірургічного лікування вад серця, оригінальні моделі апаратів штучного кровообігу.

Праці М.М. Амосова з хірургічного лікування захворювань серця були відзначені Державною премією України (1998), Золотими медалями (1967, 1982) і срібною медаллю (1978) ВДНГ СРСР.

У клініці, створеній М.М. Амосовим, виконано близько 7000 резекцій легень, понад 95 000 операцій з приводу захворювань серця, в тому числі понад 36 000 зі штучним кровообігом.

У 1983 р. клініка серцевої хірургії, якою керував М.М. Амосов, була реорганізована в Інститут серцево-судинної хірургії і на сьогоднішній час є Українським республіканським кардіохірургічним центром. Щорічно в інституті здійснюється близько 3000 операцій на серці, у тому числі близько 15 000 – зі штучним кровообігом. Проводиться розробка найважливіших проблем з серцевої хірургії. М.М. Амосов був першим директором, а з 1988 р. – почесним директором інституту.

У 1955 р. М.М. Амосов створив і очолив першу в країні кафедру грудної хірургії для вдосконалення лікарів. Потім з неї відокремилася кафедра анестезіології. Ці кафедри підготували понад 700 спеціалістів для України й інших республік Радянського Союзу.

Крім хірургії, М.М. Амосов велику увагу приділяв сучасним проблемам біологічної, медичної і психологічної кібернетики. З 1959 до 1990 рр. він очолював відділ біологічної кібернетики Інституту кібернетики НАН України. Під керівництвом М.М. Амосова проведені фундаментальні дослідження систем саморегуляції серця і розробка методів машинної діагностики захворювань серця, розробка і створення фізіологічної моделі “внутрішнього середовища організму” людини, моделювання на ЕВМ основних психічних функцій і деяких соціально-психологічних механізмів поведінки людини. Нетрадиційність підходу, оригінальні погляди М.М. Амосова отримали широке визнання у нас в країні і за кордоном. За дослідження в галузі біокібернетики в 1978 і 1997 рр. він був нагороджений Державною премією України.

Підготував 22 доктори наук і понад 150 кандидатів наук, багато з яких очолюють великі наукові центри. М.М. Амосов був членом президії правління Українського товариства хірургів і кардіологів, Міжнародної асоціації хірургів і Міжнародного товариства серцево-судинних хірургів, Міжнародного товариства медичної кібернетики, Наукової ради з кібернетики України, членом редколегії редакційних рад багатьох вітчизняних і зарубіжних журналів.

Свою роботу М.М. Амосов поєднував з великою громадською діяльністю, був депутатом Верховної Ради СРСР п’яти скликань.

Микола Михайлович широко відомий як письменник. Його повісті “Думки і серце”, “Записки з майбутнього”, “ППГ – 2266”, “Книга про щастя і нещастя” неодноразово видавалися у нас в країні і за кордоном.

М.М. Амосов відзначений багатьма високими урядовими нагородами СРСР, Почесною відзнакою Президента України.