Мати Амосова, Єлизавета Кирилівна все життя працювала акушеркою на медичному пункті в селі Вільхове. Батько, учасник Першої світової війни, повернувся з німецького полону тільки в 1919 році.

Початкову школу Микола закінчив у рідному селі. У 1932 році він отримав диплом техніка та близько трьох років працював на 2-й Архангельській електростанції механіком, а в 1934 році Амосов вступив до Всесоюзного заочного індустріального інституту (ВЗІІ) в Москві.

Разом із захопленням технікою Микола Амосов цікавився медициною.

У 1935 році він вступив до Архангельського державного медичного інституту, який закінчив із відзнакою. Там він познайомився з видатним фізиком В.Є. Лашкарьовим, який відкрив йому «світ парапсихології».

Микола Михайлович хотів поступити в аспірантуру на кафедру фізіології, але місце було тільки на кафедрі військово-польової хірургії. Так, практично випадково, за словами самого Амосова, він потрапив у хірургію. Але з ряду причин Амосов залишив аспірантуру і поїхав до Череповця, де почав працювати ординатором хірургічного відділення міжрайонної лікарні. Одночасно викладав у фельдшерсько-акушерській школі. У вільний час готувався до захисту диплома у ВЗІІ, проектуючи літак з турбопаровим двигуном. ВЗІІ Амосов закінчив у 1940 році з відзнакою.

З1947 по 1952 рік працював головним хірургом Брянського облздороввідділу і у цей час почав широко займатися грудною хірургією, проводив велику наукову роботу і у 1953 році захистив докторську дисертацію.

У1952 році М. М. Амосова, як великого фахівця з грудної хірургії, було запрошено У Київський інститут туберкульозу для керівництва спеціально створеною клінікою торакальної хірургії.

Тут з особливою повнотою розкрився його різносторонній талант хірурга та дослідника, фізіолога та інженера, стала особливо плідною наукова, організаторська, практична, педагогічна та суспільна діяльність. М. М. Амосов був одним з ініціаторів широкого впровадження у нашій країні хірургії при захворюваннях легенів, вніс багато нового у розвиток цієї проблеми. Його дослідження сприяли підвищенню ефективності лікування хвороб легенів.

У 1961 році роботи Н.М. Амосова з легеневої хірургії були відмічені Ленінською премією.

Надалі основним напрямом роботи М. М. Амосова стала серцева хірургія.

У 1955 році він вперше в Україні почав лікування вад серця хірургічним методом, у 1958 році одним з перших в Радянському Союзі інтегрував у практику метод штучного кровообігу.

У 1963 році Микола Михайлович першим в Радянському Союзі провів протезування клапана митри, а в 1965 році створив і вперше в світі упровадив в практику антитромботичні протези серцевих клапанів. М. М. Амосовим створено цілий ряд нових методів хірургічного лікування пороків серця, оригінальні моделі апаратів штучного кровообігу. Його роботи з хірургічного лікування хвороб серця були відмічені Державною премією України (1988 р.), Золотими медалями (1967 р., 1982 г.) та Срібною медаллю (1978 г.) ВДНГ СРСР.

У 1955 році М. М. Амосов створив і очолив першу в СРСР кафедру грудної хірургії для удосконалення лікарів. Потім з неї виділилася кафедра анестезіології. Ці кафедри підготували понад 700 фахівців для України та інших республік.

Разом з хірургією М. М. Амосов велику увагу приділяв сучасним проблемам біологічної, медичної та психологічної кібернетики. З 1959 р. по 1990 р. він очолював відділ біологічної кібернетики Інституту кібернетики НАН України. Під керівництвом Н.М. Амосова проведені фундаментальні дослідження систем саморегуляції серця і розробка питань машинної діагностики хвороб серця, розробка і побудова фізіологічної моделі “внутрішнього середовища організму”, моделювання на ЕОМ 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 області біокібернетики у 1978 р. і 1997 р. його удостоєно Державної премії України.

В 1963 році він першим в СРСР здійснив протезування мітрального клапана серця, а в 1965 запровадив антитромбічні протези серцевих клапанів. За роки своєї кардіохірургічної практики Амосов провів понад 6 тисяч операцій на серці.

Амосов дуже серйозно захоплювався біокібернетикою. Створював евристичні моделі особистості та моделі суспільства. В похилому віці він кинув виклик старінню і розробив власну систему навантажень та обмежень. Амосов писав книги, за що отримав визнання не лише в Україні, а й за кордоном. Його найвідоміші твори - «Роздуми про здоров’я» «Думки та серце», «Записки з майбутнього», «Книга про щастя та нещастя», «Записки воєнного хірурга».

Академік Амосов – геній світової медицини, новатор, людина-епоха - прожив велике сповнене сенсу життя на користь людству і дожив майже до 90 років. Лікар, який врятував тисячі життів і до 80 років не випускав скальпеля з рук.

М. М. Амосов – автор понад 400 наукових робіт, включаючи 19 монографій. Ряд монографій перевидані в США, Японії Німеччині, Болгарії.

У створеному ним інституті підготовлено 40 докторів і понад 150 кандидатів наук, багато хто з яких очолює великі наукові центри. М. М. Амосов був членом президії правління Українського суспільства хірургів і кардіологів Міжнародної асоціації 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 низки вітчизняних і зарубіжних журналів.

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

М. М. Амосова відмічено багатьма високими урядовими нагородами СРСР і України. Микола Михайлович був талановитою, яскравою, різносторонньою людиною, блискучим хірургом, вченим і громадським діячем. Він ніколи не залишався байдужим до проблем держави, нації, окремої людини. Світла пам’ять про академіка М. М. Амосова назавжди залишиться в серцях його учнів, співробітників, багатьох тисяч врятованих хворих, всіх, кому пощастило зустрічатися з цією чудовою людиною.