Родился 27 июля 1897 года в городе Смоленске в семье рабочего. Его отец, выходец из крестьянской семьи, работал машинистом на железной дороге. Николай окончил торговую школу и несколько лет работал бухгалтером.

В 1916 году М.Н.Лаврентьев был призван в армию и, как один из наиболее грамотных молодых людей призыва направлен в школу прапорщиков, которую окончил в 1917 году. С октября 1917 года Николай Лаврентьевич – командир роты на Западном фронте. После подписания перемирия в Бресте он вернулся в Смоленск, где работал бухгалтером Союза рабочих кооперативов.

В августе 1918 года Николай Лаврентьевич вступил в Красную Армию. Командовал полком, сражался с интервентами белогвардейцами на различных фронтах гражданской войны. До 1927 года занимал различные командные должности в армии. С 1927 по 1941 год находился на хозяйственной работе в Москве - работал бухгалтером на элеваторе.

В июне 1941 года Николай Лаврентьевич был призван в армию. Он окончил офицерские курсы «Выстрел» и с января 1943 года командовал мотострелковой бригадой на Донском, Степном, Брянском и Центральном фронтах. В 1943году полковник Михайлов Н.Л. вступил в ряды ВКП(б).

Сражался на Курской дуге, участвовал в боях при форсировании Днепра, освобождал Киев, Житомир, Львов. Гвардии полковник Николай Михайлов умело организовывал действия подразделений и частей в Проскуровско-Черновицкой (март-апрель), Львовско-Сандомирской (июль-август) и других операциях 1944 года. Бригада нанесла противнику значительный урон в живой силе и технике. 22-й мотострелковой бригаде (6-й гвардейский танковый корпус, 3-я гвардейская танковая армия, 1-й Украинский фронт), которой командовал Михайлов, было присвоено звание гвардейской. Она была награждена орденами Красного Знамени и Богдана Хмельницкого.

Отважный комбриг пал смертью храбрых 25 июля 1944 года в бою за город Перемышль (Пшемысль, Польша).

Похоронен в Москве на Востряковском кладбище (участок 21). На могиле установлен надгробный памятник.

Указом Президиума Верховного Совета СССР от 23 сентября 1944 года за образцовое выполнение боевых заданий командования и проявленные при этом мужество и героизм, гвардии полковнику Михайлову Николаю Лаврентьевичу присвоено звание Героя Советского Союза (посмертно).

Награжден орденами Ленина, Суворова II степени, Красной Звезды, двумя орденами Красного Знамени.