Родился 4 (16) марта 1892 года в многодетной крестьянской семье в деревне Галуевская Кинешемского уезда Костромской губернии.
Окончил юридический факультет Санкт-Петербургского университета (1915), где посещал научный семинар по политической экономии М. И. Туган-Барановского. Товарищ министра продовольствия в последнем составе Временного правительства (1917).
С начала 1918 г. на постоянном месте жительства в г. Москве.
В 1918–1919 гг. преподавал в Московском городском народном университете имени А.Л.Шанявского, работал в экономическом отделе Народного банка РСФСР и в правлении Центрального товарищества льноводов.
С мая 1919 г. по февраль 1920 г. преподавал в Кооперативном институте.
С сентября 1920 г. профессор Петровской сельскохозяйственной академии (ныне Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А.Тимирязева).
В октябре 1920 г., наряду с А.В.Чаяновым, стал одним из организаторов Института по исследованию народно-хозяйственной конъюнктуры; по апрель 1928 г. директор и идейный вдохновитель этого научно-исследовательского учреждения, которое позднее стало именоваться («Кондратьевским») Конъюнктурным институтом и с 1923 г. вошло в состав Наркомфина в качестве крупного подразделения. Институт решал многочисленные задачи практического и консультационного характера, взаимодействуя с органами исполнительной власти.
В 1920-х гг. Кондратьев – начальник управления экономики и планирования сельского хозяйства Наркомзема, член многих комиссий при Наркомземе, Наркомфине, Госплане; участник дискуссий по проблемам планирования, темпов и пропорций народного хозяйства, перспектив развития сельского хозяйства СССР, тенденций мировой экономики и т. д.
Решение аграрного вопроса Кондратьев видел в социализации земли. Он считал, что в деревне должно быть уравнительное семейно-трудовое пользование землёй при безвозмездном предоставлении её каждому трудящемуся. Кондратьев выделял три приемлемые формы землепользования: личную, общинную и артельную, а выбор формы, по мнению Кондратьева, должен осуществляться на местах. В 1922 г. входил в число лиц, подлежавших высылке за границу по политическим мотивам, но был оставлен в РСФСР после вмешательства В. В. Оболенского-Осинского.
В 1922 г. выдвинул, а в 1926 г. в дискуссии в Институте экономики Российской ассоциации научно-исследовательских институтов общественных наук (РАНИОН) в значительной степени обосновал концепцию существования больших циклов экономической конъюнктуры, получившую впоследствии мировое признание и названную в его честь. Одним из первых заложил основы теории экономической динамики и статистико-вероятностного подхода к её изучению.
С конца 1920-х гг. Кондратьев – член ряда авторитетных международных организаций США и Великобритании; единственный от России почётный член Эконометрического общества (с 1933).
В 1930 году Кондратьева арестовывают по делу «Трудовой крестьянской партии». Через два года его приговаривают к 8-ми годам тюремного заключения.C февраля 1932 г. отбывал наказание в Суздальском политическом изоляторе, где продолжал работать над созданием целостной теории социально-экономической генетики, сообщая о ходе работы в «Суздальских письмах» (1932–1938). Одним из первых предложил двухсекторную модель экономического роста (1934).
В 1938 году, 17 сентября по приговору Военной коллегии Верховного Суда РСФСР ученого приговаривают к расстрелу. Приговор привели в исполнение в этот же день.
В 1963 году ученого реабилитировали, но широкая общественность об этом не узнала. Его научные труды продолжали порицаться. Повторная реабилитация была произведена в 1987 году.