В годы учебы в Керченской гимназии А. увлекся археологией и зоологией, собрал свою первую коллекцию окаменелостей. Поступил в Новороссийский университет, имея солидную книжную и практическую подготовку в области геологии и морской фауны. Увлекательные университетские лекции по зоологии И.И.Мечникова, занятия в геологическом кабинете под руководством профессора И.Ф.Синцова окончательно сформировали интересы юного исследователя в избранной области науки. Начиная с 1882 г. студент А. стал выезжать в летний период по заданию Новороссийского общества естествоиспытателей на Керченский полуостров для проведения геологических исследований. В 1884 г. вышла его первая научная работа "Заметки о геологических исследованиях в окрестностях города Керчи".

По окончании университета А., благодаря ходатайству профессоров А.О.Ковалевского и В.В.Заленского, был направлен на 2-годичную научную стажировку за рубеж. В Европе он получил возможность прослушать лекции и работать с крупными учеными - Э.Зюссом, М.Неймаром, И.Вальтером, К.Циттелем, С.Брусиной и др. Молодой ученый хорошо изучил геологию материка в районе Германии, Франции, Италии.

После возвращения из-за рубежа А. получил предложение заниматься подготовкой к профессорскому званию в Санкт-Петербургском университете. В 1888 г. он успешно сдал магистерские экзамены, а в 1890 г. защитил диссертацию на тему "Керченский известняк и его фауна".

Еще до защиты диссертации А. решил вернуться в родное Черноморье. В 1889 г. он переехал в Одессу, где получил должность лаборанта Геологического кабинета. Совместно с профессором А.В.Клюссовским им был разработан проект Черноморской глубокомерной экспедиции, которая состоялась в 1890 г. Экспедиция, в состав которой, помимо А., входили И.Б.Шпиндлер и Ф.Ф.Врангель, получила замечательные научные результаты. Были найдены, в частности, остатки послетретичной фауны каспийского типа, открыта зараженность глубоководья сероводородом, что дало понимание многих особенностей Черноморского бассейна.

В 1889 г. А. женился на дочери выдающегося археолога Г.Шлимана - Надежде. В 1891 г. семейные обстоятельства (смерть тестя) вынуждили А. выехать за рубеж. Эту поездку ученый использовал для расширения своих геологических и океанографических знаний: он посетил Сорбону и Загребский университет, участвовал в Съезде британских натуралистов, где познакомился с крупными учеными.

По возвращении в Россию А. работал приват-доцентом Петербургского университета, уделяя в этот период основное внимание исследованиям по океанографии. В 1894 г. он организовал экспедицию на турецком корабле "Селяник" в Мраморное море. Было получено много новых данных по обмену вод Черного и Средиземного морей, их глубинной фауны, а также геологического происхождения прилегающего района. Еще одну плавательную экспедицию на судне "Красноводск" А. осуществил в 1897 г., когда его научные интересы оказались связанными с другим водным бассейном - Кара-Бугаз.

С 1896 г. А. работал в Юрьевском (Тартусском) университете. В 1897 г. исследователь защитил в Петербургском университете докторскую диссертацию, посвященную дрейсенам. Эта работа была удостоена Ломоносовской премии Российской Академии наук. В дальнейшем основным объектом научных трудов А. стала геологическая история Понто-Каспийского бассейна и стратиграфия неогена. Он работал в Румынии, Крыму, на Кавказе, с 1901 г. организовал регулярные экспедиции в Закаспийский район, давшие ему большой исследовательский материал.

В 1905 г. А. стал заведовать кафедрой геологии в Киевском университете. Многие из его учеников (М.В.Баярунас, В.В.Мокринский, Б.Л.Личков, С.А.Гатуев и др.) стали в дальнейшем известными учеными. Работая в Киеве, А. занимался стратиграфией неогена юга России с использованием палеонтологического метода. Стратиграфические исследования А. на основе детальных палеографических реконструкций получили признание во всем мире.

В 1912 г. А. вернулся в Санкт-Петербург, где стал работать в Геологическом комитете. В 1914 г. Российская Академия наук, отмечая его значительные научные достижения, избрала А. своим действительным членом. Став академиком, он сосредоточил усилия на организации работы Геологического музея, издании под его эгидой "Трудов" и "Геологического вестника". Погруженный в научные исследования, ученый не проявил интереса к революционным событиям 1917 года, однако последствия этих событий изменили его жизнь. Трудности со снабжением, топливом, продовольствием и т.п. нарушили работу Геологического музея. А. начал искать возможность перебраться в более теплый и спокойный район России. Летом 1918 г. ученый был командирован Академии наук в Крым. Здесь он занимался исследованиями на берегах Керченского пролива и преподавал в Таврическом университете. В Крыму находились его дети: Вера, Марианна, Вадим и Дмитрий. Не было лишь старшего сына Леонида, который отправился с биологической экспедицией на Кольский полуостров. В октябре 1919 г. А. получил известие об его трагической гибели. От горя А. парализовало, и родные решили вывести его во Францию. В марте 1920 г. семья А. отплыла из Севастополя на пароходе "Альдо" в Константинополь и после месячного путешествия добралась до Парижа, где у Надежды Генриховны был дом, доставшийся в наследство от отца.

Лечение газовыми ваннами и душами немного улучшило здоровье А., однако подвижность его была ограничена, что угнетало ученого, привыкшего вести активный образ жизни. Для продолжения учебы детей требовались немалые средства: в семейном бюджете на счету был каждый франк.

Насколько позволяло здоровье, А. начал сотрудничать в геологическом кабинете Сорбонского университета, но душа его тосковала по России. Письма, которые написал А. в этот период академикам В.И.Вернадскому и Ф.Ю.Левинсону-Лессигу в Петроград, полны ностальгических чувств, волнений за свое детище - Геологический музей. В 1924 г. А. переехал в Прагу. Несмотря на то, что материальные условия для работы и образования детей были более благоприятными, заниматься, как прежде, академик уже не мог: мешало нездоровье, отсутствие полнокровных научных контактов и необходимой перспективы. Прожив в Праге совсем недолго, А. скончался в возрасте 63 лет. Памяти замечательного ученого было посвящено пленарное заседание 3-го съезда русских академических организаций, состоявшегося в Праге втом же году.

Труды А. продолжали издаваться еще многие годы. Сын ученого Дмитрий Николаевич, ставший впоследствии действительным членом Словацкой Академии наук, опубликовал в 1925 г. рукопись отца "Послетретичная тирранская терраса в области Черного моря". 2-е статьи А. были опубликованы в 1926 г. в "Бюллетене Московского общества испытателей природы". В 1933 г. был издан "Апшеронский ярус" (составлен Л.Д.Давиташвили).

Работы А. по неогену послужили основой дальнейшего развития стратиграфических исследований в нашей стране. В области изучения морского лито - и седиментогенеза прямыми продолжателями работе А. стали академики А.Д.Архангельский и Н.М.Страхов. О фундаментальном значении исследований нашего соотечественника свидетельствовало издание в 60-х гг. его трудов в 4-х томах. Спустя 40 лет после смерти А., вышел сборник воспоминаний об этом выдающемся ученом.

О деле, которому он посвятил большую часть жизни, А. написал в начале нашего века следующие строки: "Наука - это та область, где, может быть, более чем в какой-либо области человеческих отношений проявляется чувство единства и братства, где не существует национальности, где ученые всех стран стремятся вместе к достижению одной цели - к познанию истины. Бывают и тут войны: проливаются чернила, по свойственной человеку слабости наносятся тяжелые раны самолюбию, но в этой войне, может быть, меньше, чем где бы то ни было, играют роль национальности, и перед общими интересами науки исчезают границы государств. За последние годы создалось множество международных предприятий, постепенно соединявших между собой ученых всего мира в единое братство, прообраз того братства всех народов, составляющего нашу вечную мечту".

Соч.: Избранные труды, М., т.1, 1961; т.2, 1963; т.3, 1964; т.4, 1965.

Лит.: Воспоминания учеников и современников о Н.И.Андрусове. М., 1965; Оноприенко В.И. Николай Андрусов: сдвиг истории и излом судьбы // Российские ученые и инженеры в эмиграции", М., 1993.