Николай Дмитриевич Захватаев родился в деревне Гари (ныне — Малмыжский район, Кировская область) в крестьянской семье. В Русской императорской армии начал службу с 1916 года, где достиг звания поручика. Окончил школу прапорщиков в 1916 году и участвовал в Первой мировой войне на Юго-Западном и Румынском фронтах.
В 1918 году перешел в Красную Армию, а в 1920 году закончил Нижегородскую артиллерийскую школу. Во время Гражданской войны служил на Юго-Западном фронте, принимая участие в ликвидации вооруженных формирований на Украине. В межвоенный период занимал различные должности, в том числе командира полка.
Командующий 4-й гвардейской армией генерал-лейтенант Н. Д. Захватаев с американским генералом Джорджем Паттоном после награждения орденом «Легион почёта»
В 1935 году Захватаев окончил Военную академию имени М. В. Фрунзе, после чего стал инспектором группы контроля при НКО СССР. Во время Великой Отечественной войны он занимал различные командные должности, включая командира гвардейского стрелкового корпуса и участие в Московской и Демянской наступательных операциях.
В 1945 году Захватаев стал командующим 4-й гвардейской армией, принимая участие в Венской стратегической наступательной операции. За выдающееся управление войсками ему было присвоено звание Героя Советского Союза. После войны продолжил службу, занимая высокие командные посты, в том числе в Венгрии.
Николай Дмитриевич Захватаев ушел в отставку 24 июня 1960 года и скончался 15 февраля 1963 года в Москве. Он похоронен на Новодевичьем кладбище города.
