Родился в Ярославской губернии. Некоторое время жил в Петербурге. Около 1895 уехал на Валаам, стал послушником в монастыре, два года писал иконы. Вернулся в Петербург, посещал Рисовальную школу ОПХ и частную мастерскую Л. Дмитриева-Кавказского. В 1901 поступил вольнослушателем в Петербургскую АХ, с 1902 учился в мастерской И. Репина. В 1909 получил звание художника. Работал в Петербурге. Писал портреты и жанровые сцены, пейзажи Русского Севера и Кавказа; исполнил портреты членов царской семьи. Участвовал в Весенних выставках в залах АХ и 44-й выставке ТПХВ (1916). Получил премии конкурса им. А. Куинджи за картины «Няня» (приобретена музеем АХ) и «Дама в чёрном» (приобретена Лейпцигским музеем на Международной выставке в Мюнхене), 1-ю премию ОПХ по жанровой живописи и юбилейную премию им. принцессы Евгении Ольденбургской. Входил в О-во им. А. Куинджи, Общину художников и Ярославское художественное о-во. В 1912 путешествовал по Европе, работал в Париже, занимался в Мюнхенской АХ. В 1919 эмигрировал в Королевство СХС (Сербов, Хорватов и Словенцев). Оформлял спектакли в Хорватском народном театре в Загребе. С 1923 жил в Нью-Йорке, принял американское гражданство. Работал как портретист. Представлен в ГРМ, Государственном центральном театральном музее им. А. Бахрушина и др.
Родился в одном из сел Ярославской губернии. После окончания сельской школы двенадцатилетним подростком приехал в Петербург. Работал в мастерской по изготовлению вывесок. В пятнадцать лет покинул Петербург и отправился послушником в Валаамский монастырь, где два года осваивал иконописное мастерство.
После возвращения в Петербург занимался в Рисовальной школе Общества поощрения художеств и в мастерской Л.Е. Дмитриева-Кавказского. С 1901 по 1909 год был вольнослушателем Академии художеств, где среди его наставников был И.Е. Репин. В 1909 году Н. Харитонову за картину "Икар" было присвоено звание художника.
С этого времени начинается активная жизнь живописца. Он много работает, путешествует по стране и по Европе. В Париже знакомится с Ф.И. Шаляпиным, пишет два живописных портрета великого соотечественника, делает серию карандашных рисунков.
Харитонов участвовал на Весенних выставках Академии художеств, выставках общества им. А.И.Куинджи, Общины художников и др.
Н.В. Харитонов - обладатель премии имени А.И. Куинджи за картины "Няня" и "Дама в черном".
Член общества имени А.И. Куинджи, Ярославского художественного общества.
В годы Первой мировой войны делает многочисленные карандашные портреты генералов русской армии.
После революции 1917 года переехал в Нью-Йорк, получил американское гражданство, стал известным американским портретистом.
Работы Харитонова Н.В. имеются в ГРМ, Театральном музее им. А.А.Бахрушина, музеях Ярославля, Днепропетровска и др.