Николай Алексеевич Преображенский родился в Костроме в семье дьякона небольшой церкви. Учился в Костромской семинарии. Не окончив семинарию, в 1916 г. поступил в Московский университет, но в конце 1917 г. из-за отсутствия средств ему пришлось прервать учёбу. Несколько лет работал в Костроме преподавателем естествознания.

С 1920 по 1924 г. продолжил учёбу в 1-м Московском университете на физико-математическом факультете по специальности «физикохимия». С 1924 по 1926 гг. – научный сотрудник Всесоюзного научно-исследовательского химико-фармацевтического института. С 1926 по 1929 г. учился в аспирантуре, ученик академика А. Е. Чичибабина. Под его руководством в 1930 г. Николай Алексеевич начал изыскания путей синтеза алкалоида пилокарпина, применяемого для лечения глазных болезней и входящего в перечень жизненно важных лекарственных препаратов. В декабре 1938 года Н. А. Преображенский в звании профессора был избран заведующим кафедрой химии и технологии тонких органических соединений Московского института тонкой химической технологии имени М. В. Ломоносова. Одновременно он заведовал лабораторией синтеза Всесоюзного научно-исследовательского витаминного института.

Основатель научной школы в области витаминологии. С 1944 г. являлся заведующим лабораторией синтеза Всесоюзного научно-исследовательского витаминного института, где под его руководством разрабатывались научные основы и решались практические задачи синтетического производства в крупных масштабах витаминов: аксерофтола (витамин А),;-каротина, тиамина (витамин В1), рибофлавина (витамин В2), фолиевой кислоты (витамин В), пиридоксина (витамин В6), кальциферола (витамин D2), никотиновой кислоты (витамин РР), пантотеновой кислоты и др. Эти работы велись в тесной связи с витаминной промышленностью, внедрялись в производство и были направлены на развитие и усовершенствование отечественной промышленности витаминов.

За большие заслуги в области науки и техники в 1958 году ему было присвоено звание заслуженного деятеля науки и техники СССР.

Н. А. Преображенский –  автор свыше 540 опубликованных научных работ и 65 авторских свидетельств, многие из которых внедрены в промышленность. Герой Социалистического Труда (1967).

Профессором Н. А. Преображенским подготовлен 71 кандидат химических наук и 16 докторов наук.

Награждён орденами Ленина, Трудового Красного Знамени и «Знак Почёта». Лауреат Сталинской премии 1-й степени.

Имя Н. А. Преображенского носит кафедра химии и технологии биологически активных соединений, медицинской и органической химии МИТХТ им. М. В. Ломоносова, которую он возглавлял в течение 29 лет (1939–1968).

Почетный гражданин г. Костромы с 1967 года. 

А вы знаете, что … 

• В семье родителей будущего химика было четыре сына и одна дочь. С самого детства он прислуживал в церкви. Учился в Костромской семинарии и с ранних лет среди своих ровесников выделялся большими способностями; учился очень хорошо.
  
  
• Через год после поступления в Московский университет учёбу пришлось прервать из-за отсутствия из-за отсутствия средств. В семье произошла трагедия: от глаукомы ослеп его отец Алексей Иосифович.
  
  
• С 1919 года работал в Костроме преподавателем естествознания и химии в Костромской первой советской трудовой школе первой ступени (здание бывшей Григоровской женской гимназии), а затем в организованной, по предложению А. В. Луначарского, Костромской первой трудовой школе-коммуне 2-й ступени.