Советский хирург, академик АН СССР (с 1939), академик АМН СССР (с 1944), ее первый президент в 1944 -1946. Родился в с. Каменке ( Пензенской обл.). Окончил Юрьевский университет (1906). До 1909 работал врачом, в 1910 -1916 - на кафедре хирургии Юрьевского университета, с 1918 - профессор Воронежского университета. В 1923 -1930 заведовал кафедрой анатомии и хирургической клиникой ( носящей его имя) Московского университета, в 1930 -1946 - кафедрой 1-го Московского медицинского института. Одновременно в 1934 -1946 возглавлял основанный им Центральный нейрохирургический институт в Москве (впоследствии институт нейрохирургии АМН СССР).
Основные научные работы посвящены различным проблемам клинической и теоретической медицины. Работал в области нейрохирургии, анатомии, физиологии, биохимии, гистологии и патофизиологии. Ряд исследований относится к онкологии, патологии мозгового кровообращения и изучению травматических повреждений центральной и периферической нервной системы. Один из основоположников нейрохирургии, создатель хирургической школы экспериментального направления.
Почетный член Парижской академии хирургии, Британского королевского общества хирургов, Международного общества хирургов. Герой Социалистического Труда (1943). Государственная премия СССР (1941). Президиум АМН СССР учредил премию им. Н. Н. Бурденко. Его имя присвоено институту нейрохирургии АМН СССР.