Николай Иванович Малышев родился 22 ноября 1949 года на руднике Сагур (ныне — Селемджинский район Амурской области). Русский
Окончил среднюю школу, после чего работал слесарем.
В 1968 году призван на срочную службу
1974 году он окончил Сызранское высшее военное авиационное училище лётчиков, в 1985 году — академические курсы подготовки политсостава. В 1982—1983 и в 1985—1986 годах командировался в Афганистан
На Афганской войне совершил 780 боевых вылетов, налетав в общей сложности более 820 часов. Занимал должность заместителя по политической части командира вертолётной эскадрильи 40-й армии. Находясь в сопровождении колонны, следовавшей по маршруту Газни — Кабул — Мазари-Шариф, Малышев обнаружил, что формирования моджахедов атаковали её и подбили несколько машин, бронетранспортёров и танк. Малышев открыл огонь по напавшим афганцам, продержавшись до прилёта двух самолётов "МиГ-17". В том бою было уничтожено около 400 моджахедов. Действия Малышева позволили спасти от полного уничтожения колонну
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 13 января 1987 года за "мужество и героизм, проявленные при оказании интернациональной помощи Демократической Республике Афганистан", майор Николай Малышев был удостоен высокого звания Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали "Золотая Звезда" за номером 11554
Был уволен в запас в звании полковника.
Жил в Воронеже
Погиб в ДТП вместе с женой 3 января 2018 года. Похоронен на Аллее славы Коминтерновского кладбища в Воронеже