Ο Νικόλαος Βλάχος γεννήθηκετο 1893 στο Μεγαλοχώρι της Θήρας από φτωχούς γονείς. Παρακολούθησε εγκύκλιες σπουδές στο Μεσολόγγι υπό την επίβλεψη του θείου του Μητροπολίτη Ακαρνανίας και Αιτωλίας Παρθένιου Ακύλα. Μετά το τέλος των εγκύκλιων σπουδών του ενεγράφη στη Φιλοσοφική Σχολή Αθηνών. Κατά τη διάρκεια της φοιτήσεώς του υπηρέτησε οκτώ μήνες στο στρατό ως κληρωτός (23.4.1913 – 2.1.1914) και συμμετείχε στον β΄ βαλκανικό πόλεμο. Αποφοίτησε το 1915 με βαθμό πτυχίου Λίαν Καλώς.
Το διάστημα 1915 έως 1920 εργάστηκε ως δάσκαλος σε Δημοτικά Σχολεία στη Ζαγορά, στις Σοφάδες και στον Πύργο Καλλίστης στη Σαντορίνη, ενώ ως καθηγητής εργάστηκε στη Σκόπελο. Στις 9.9.1921 προήχθη σε πρωτοβάθμιο καθηγητή και διορίστηκε στο Διδασκαλείο Αρρένων Κοζάνης. Στον α΄ παγκόσμιο πόλεμο υπηρέτησε ως έφεδρος αξιωματικός στη Μακεδονία και στη Μικρά Ασία. Από το 1922 έως το 1925 πραγματοποίησε ως υπότροφος μεταπτυχιακές σπουδές στη Φιλοσοφία, στα Παιδαγωγικά και στη Μεθοδολογία της Ιστορίας σε Πανεπιστήμια της Γερμανίας. Πιο συγκεκριμένα από το 1922 έως το 1924 στο Πανεπιστήμιο της Λειψίας, ενώ το διάστημα 1924-1925 στο Πανεπιστήμιο του Freiburg της Γερμανίας με σημαντικότερο δάσκαλο του τον Georg von Below. Μετά την επιστροφή του στην Ελλάδα διορίστηκε Διευθυντής του Διδασκαλείου αρρένων Κοζάνης (7.5.1925).
Το 1926 αναγορεύτηκε διδάκτορας από τη Φιλοσοφική Σχολή του Πανεπιστημίου Αθηνών με διατριβή σχετικά με τις οικονομικές μεταρρυθμίσεις στη Γαλλία επί Turgot. Τον Φεβρουάριο του 1928 προβιβάστηκε σε διευθυντή του Διδασκαλείου Μέσης Εκπαίδευσης από όπου παραιτήθηκε το 1937. Το 1930 διορίστηκε υφηγητής της Ιστορίας των Μέσων & Νεωτέρων Χρόνων στο Πανεπιστήμιο Αθηνών. Το 1936 του απονεμήθηκε ο Σταυρός των Ταξιαρχών του Βασιλικού Τάγματος του Φοίνικος. Το 1937 εξελέγη έκτακτος καθηγητής της αυτοτελούς έδρας της«Ιστορίας της Νεωτέρας Ευρώπης και ιδία της Ελλάδος» στο Πανεπιστήμιο Αθηνών, διδάσκοντας ταυτόχρονα το μάθημα της «Πολιτικής Ιστορίας της Νεωτέρας Ελλάδος» στην Πάντειο Σχολή. Το 1939 εξελέγη τακτικός καθηγητής της έδρας της «Ιστορίας της Νεωτέρας Ελλάδος».
Η σημαντικότερη προσφορά του Νικολάου Βλάχου στην ελληνική ιστοριογραφία ήταν ότι συνετέλεσε στην ανανέωση του ενδιαφέροντος για τη νεότερη πολιτική ιστορία της χώρας. Μελέτησε ιδιαίτερα την ιστορική περίοδο ανάμεσα στα χρόνια 1878-1914 και ασχολήθηκε κυρίως με τη σχέση του ελληνικού κράτους με τις ευρωπαϊκές δυνάμεις και τους βαλκάνιους γείτονες. Στην κατηγορία αυτή ανήκουν τα ογκωδέστερα από τα έργα του. Ανάμεσα στα αυτοτελή έργα του περιλαμβάνονται τα εξής: Το Μακεδονικό ως φάσις του Ανατολικού Ζητήματος, 1878 – 1908 (Αθήνα 1935), Το Ανατολικόν ζήτημα και η Ελλάς (1950), Η συμμαχική προσέγγισις των τεσσάρων χριστιανικών κρατών της Χερσονήσου του Αίμου κατά το 1912 (Αθήνα 1953). Το επιβλητικότερο όμως και αληθινά μνημειακό έργο του Ν. Βλάχου είναι η Ιστορία των κρατών της Χερσονήσου του Αίμου, 1908-1914 της οποίας ο πρώτος τόμος εκδόθηκε το 1954. Δυστυχώς ο δεύτερος τόμος του έργου αυτού έμεινε ημιτελής.
Στις αρχές του 1945 συμμετείχε, μετά από πρόσκληση της κυβέρνησης Πλαστήρα, σε πενταμελή επιτροπή καθηγητών του Πανεπιστημίου Αθηνών και Θεσσαλονίκης, για την καταγραφή των ωμοτήτων της βουλγαρικής κατοχής στην Ανατολική Μακεδονία και τη Θράκη (1941-1944). Η επιτροπή, μετά από επιτόπια έρευνα, εξέδωσε μέσα στο ίδιο έτος τη Μαύρη Βίβλο των βουλγαρικών εγκλημάτων εις την Ανατολικήν Μακεδονίαν και Δυτικήν Θράκην 1941-1945 (Αθήνα 1945).Το 1946-1947, μετά από πρόταση της ελληνικής κυβέρνησης, συμμετείχε σε αποστολές για τη μελέτη της κατάστασης της εκπαίδευσης στα Δωδεκάνησα και τη διαμόρφωση σχετικών προτάσεων, εν όψει της ενσωμάτωσης των νησιών στο ελληνικό κράτος. Δίδαξε επίσης στη Στρατιωτική Σχολή Ευελπίδων και στη Σχολή Γενικής Μορφώσεως του Γενικού Επιτελείου Στρατού. Πέθανε το 1956 στην Αθήνα.
Ανέπτυξε πολυσχιδή κοινωνική και επιστημονική δράση. Είχε εκλεγεί μέλος σε Διοικητικά Συμβούλια Εταιρειών και Συλλόγων: Ηπειρωτική Εστία, Εταιρεία των Φίλων του Λαού, Σύλλογος προς διάδοσιν ωφελίμων βιβλίων, Ιστορική και Εθνολογική Εταιρείας της Ελλάδος, Κοινωφελής Οργανισμός Κυκλάδων Νήσων, κ.ά.
Διορίστηκε μέλος του Διοικητικού Σωματείου των παρακάτω Οργανισμών: Γ.Α.Κ. , Ι.Κ.Υ. , Εθνικό Θέατρο, Σώμα Ελλήνων Προσκόπων, Ε.Ι.Ρ. Ως καθηγητής του Πανεπιστημίου συμμετείχε στο Οικονομικό και Υπηρεσιακό Συμβούλιο του Παν/μου Αθηνών, την Εφορία της Παν/κής Λέσχης και τη Φοιτητική Εστία. Μετά τον Εμφύλιο διορίστηκε μέλος στα Συμβούλια Νομιμοφροσύνης του Παν/μίου Αθηνών και της Παντείου, του Συμβουλίου Τοπωνυμιών, της Επιτροπής Εκδόσεως Εθνικών Αρχείων. Συμμετείχε σε πολλές επιτροπές γύρω από εκπαιδευτικά θέματα, όπως την Επιτροπή για τον καθορισμό του τύπου του Γυμνασίου (1945), την Επιτροπή για την αποκατάσταση της αυτοτέλειας των Α.Ε.Ι. (1945), το Εποπτικό Συμβούλιο Εκκλησιαστικής Εκπαιδεύσεως (1946), καθώς και σε επιτροπές για την κρίση διδακτικών βιβλίων. Διορίστηκε πολλές φορές μέλος του Αρχαιολογικού Συμβουλίου.
Με ιδιόγραφη διαθήκη το 1955 κληροδότησε στο Πανεπιστήμιο Αθηνών το διαμέρισμά του, όπου κατοικούσε. Επιθυμία του ήταν από τα εισοδήματά του να βοηθούνται στις σπουδές τους ένας ή δύο άποροι άρρενες φοιτητές της Φιλοσοφικής, μετά από διαγωνισμό, «υπό την προϋπόθεσιν, ότι θα ευδοκιμούν κατά τις τμηματικάς εξετάσεις των, εφ’ όσον θα διατηρήται το σύστημα των τμηματικών εξετάσεων, ή άλλως εφ’ όσον θα είναι επιμελείς και χρηστοί το ήθος κατά την κρίσιν του συλλόγου των καθηγητών της Φιλοσοφικής». Τα έπιπλα της οικίας του ζήτησε να εκποιηθούν και τα χρήματα να δοθούν για το συσσίτιο των απόρων φοιτητών του ιδρύματος. Την πλούσια βιβλιοθήκη του την κληροδότησε στο Ιστορικό Σπουδαστήριο του Πανεπιστημίου Αθηνών. Συνέστησε, επίσης, κληροδοτήματα για την ιδιαίτερη πατρίδα του, τη Θήρα. Η Σύγκλητος του Πανεπιστημίου Αθηνών σε ένδειξη τιμής αποφάσισε φιλοτεχνηθεί η προσωπογραφία του και να αναγραφεί το όνομά του στη στήλη των ευεργετών του ιδρύματος.
