Николай Владимирович Олялин родился 22 мая 1941 года в деревне Опихалино Вологодской области в семье портного. В детстве занимался в кружке самодеятельности в местном Доме офицеров.
В 1959 году он поступил в Ленинградский институт театра, музыки и кинематографии (ЛГИТМиК) на курс Александра Яна. Успешно окончив институт, артист был направлен в Красноярский ТЮЗ, где за несколько лет исполнил множество ролей.
В 1965 году Олялин дебютировал в кино в роли солдата Болдырева в фильме «Дни летные». С 1968 года он начал работать на киностудии имени Довженко и в том же году был приглашен режиссером Юрием Озеровым на одну из ведущих ролей в киноэпопее «Освобождение».
В дальнейшем Николай Олялин снялся в таких фильмах, как «Бег» (1970), «Обратной дороги нет» (1970), «Джентльмены удачи» (1971), «Мировой парень» (1971), «Пропавшая экспедиция» (1975), «Золотая речка» (1976), «Долг» (1977), «Россия молодая» (1982), «Биндюжник и король» (1989), «Князь Юрий Долгорукий» (1998).
В 1990 году Николай Олялин по своему сценарию поставил мелодраму «Неотстрелянная музыка», одну из главных ролей в котором исполнил сам, и фильм «Теплая мозаика ретро и чуть-чуть…». В 1992 году он поставил фильм «Воля». В 2003 году Олялин снялся сразу в двух проектах – сериале «Тотализатор» и телеварианте «Ночного дозора».
Николай Олялин возглавлял на Украине фонд «Путь Православия», действующий под эгидой Московского патриархата. В 1979 году ему было присвоено звание «Народный артист Украинской ССР». Олялин был Кавалером ордена князя Ярослава Мудрого V степени.
Скончался 17 ноября 2009 года в Киеве от обширного инфаркта. Похоронен 19 ноября 2009 года на Байковом кладбище в Киеве (участок № 49а).
