Николай Владимирович Литвинов родился 19 (6) мая 1907 года в Тифлисе. Его мать Евдокия Ивановна Атманаки, гречанка-эллинка, происходила из семьи греков, осевших в Крыму в середине XIX века. Отец, Владимир Митрофанович Литвинов, родом был из кубанских казаков, проживавших в адыгейской станице.
Учился в ЦТЕТИС (курс А.П.Петровского).С 1926 по 1930 годы был актёром в Театре имени МГСПС, затем в Смоленском театре, с 1933 по 1941 годы — в Театре Ленсовета, Студии Малого театра Московской драмы, Московского театра имкни Ленинского комсомола.
С 1932 года стал работать на радио сначала как актёр, а в дальнейшем, с 1938 года, и как режиссёр, в основном, в радиовещании для детей.
Среди наиболее известных работ: «Золотой ключик, или Приключения Бураино» (1949), где сыграл все роли; «Стойкий оловянный солдатик»; «Судьба барабанщика»; «История о том, как поссорились Иван Иванович с Иваном Никифоровичем» и др.
Поставил циклы для детей «Угадайка» и «Радионяня», в которых принимал участие в качестве ведущего. За свою творческую жизнь Н.В.Литвинов поставил сотни радиоспектаклей и провел тысячи радиопередач. Получил неофициальный титул «Главный сказочник страны».
На протяжении многих лет Литвинов являлся популярнейшим ведущим отечественного радиовещания - его мягкая и обаятельная манера исполнения всегда отличалась точностью интонаций во время чтения сказок и других литературных произведений.
Николай Владимирович - Заслуженный (1956) и Народный (1972) артист РСФСР.
Умер 27 декабря 1987 года, похоронен на на Ваганьковском кладбище в Москве.