Nicolae Constantin Paulescu s-a născut pe 8 noiembrie 1869, la București. Încă din anii liceului, a dovedit o deosebită înclinare pentru științele naturale, fizică și chimie. Începând din anul 1888, a studiat medicina la Paris, obținând în 1897 titlul de doctor. În anii 1897-1898, a urmat cursuri de chimie biologică și fiziologie generală la Facultatea de Științe din Paris, obținând în 1899 titlul de doctor în Științe.
Revenit în țară, în anul 1900, a desfășurat o remarcabilă activitate de cercetare științifică în domeniul fiziologiei, privind în special metabolismul glucidelor, patogeneza diabetului zaharat, rolul pancreasului în asimiliția nutritivă ș.a. Cercetările lui inovatoare în chirurgia hipofizei au inspirat, mai târziu, activitatea neurochirurgului american Harvey Cushing.
Rezultatele cercetărilor sale le-a publicat în "Archives Internationales de Physiologie" (1921), precum şi într-o serie de lucrări, între care: "Divers procede pour introduire l’ extrait pancreatique dans l’organisme d'un animal diabetique" (1923), "Traitement du diabete" (1924). A mai publicat numeroase cărţi şi studii, apărute în prestigioase reviste ştiinţifice româneşti şi străine: "Tratamentul febrei" (1916); "Traite de physiologie medicale" (3 volume, 1919-1923).
În iulie 1921, Paulescu a publicat în revista de specialitate "Archives Internationales de Physiologie" separarea unui principiu activ antidiabetic din pancreas, pancreina. În 1922, a obținut brevetul de invenție intitulat "Pancreina și procedeul său de fabricare". Un an mai târziu, Frederic Grant Banting şi Charles Herbert Best au anunțat descoperirea insulinei, pe care o administraseră pentru prima dată unui pacient. Cei doi cercetători canadieni au primit Premiul Nobel, iar Paulescu a scris juriului și a sesizat acest lucru, dar cererea sa a fost respinsă.
În 1971, fiziologul scoţian Ian Murray a iniţiat o campanie pentru a redresa situaţia, astfel încât, post-mortem, lui Paulescu i-au fost recunoscute meritele în ceea ce privește descoperirea insulinei, inclusiv de către Fundația Nobel. Din 1993, Institutul de Diabet, Nutriție și Boli Metabolice din București se numește "Prof. Dr. Nicolae Paulescu".
Ca politician, a fost adept al fascismului și antisemitismului, fiind un membru important al Mișcării legionare.
S-a stins din viață pe 19 iulie 1931, la Bucureşti, fiind înmormântat la Cimitirul Bellu.
În 1990, a fost numit membru post-mortem al Academiei Române.
