Навчався з 1885 по 1891 у Київському університеті на юридичному факультеті, паралельно відвідував лекції з історії В.Б. Антоновича та А.В Прахова, а також у Новоросійському університеті в Одесі (закінчив у 1891) та Московському університеті на природничому факультеті (1892-93).

З 1891 року короткий час працював у Київському суді, 1892-93 в Московському архіві міністерства юстиції та музеях міста, із 1894 завідуючим архіву бувшого фінансового управління царства Польського при Варшавській казенній палаті, згодом в Київському політехнічному інституті.

Член редакції журналу “Киевская старина” та головний редактор “Археологической летописи Южной России”. Один з фундаторів та директор Київського міського художньо-промислового музею (зараз Національний художній музей України) колекції якого згодом лягли в основу зібрань Державного музею українського народно-декоративного мистецтва, Національного музею історії України, державного музею Т.Г. Шевченка. Під орудою Біляшівського зібрано близько тридцяти тисяч експонатів).

Засновник та керівник Київського кустарного товариства (1906), тривалий час був інспектором кустарно-промислових шкіл Київщини. У 1906 Біляшівського було обрано депутатом першої Державної думи Росії, в якій він став одним із ініціаторів створення “Українського клубу”. З квітня 1917 член Центральної Ради. У березні 1917 призначений комісаром з охорони пам`яток Київської губернії, з вересня цього ж року очолив відділ музеїв і охорони пам`яток Генерального секретаріату. Після 1919 стояв на чолі етнографічної секції відділу мистецтв Народного комісаріату освіти УРСР. Працював у Кабінеті українського мистецтва, Етнографічній комісії АН УРСР, Етнографічному товаристві України та ін.

Біляшівський зробив значний внесок у розвиток музейної справи та охорони пам`яток старовини. Автор проекту першого закону України про охорону пам`яток історії, культури і мистецтва (1918), склав програму створення національних і регіональних музеїв, музейної реформи в Україні на наукових засадах. Фундатор історико-краєзнавчого музею Волині в місті Городок Рівненської області (нині краєзнавчий музей). Сприяв формуванню в Києві російської Картинної галереї, музею західного та східного мистецтва. Один із засновників Київського товариства охорони пам`яток старовини та мистецтва (1910).

Брав активну участь в організації виставок. Зокрема: трьох кустарно-промислових виставок Південної Росії (1906, 1909, 1911), художніх виставок передвижників, художників “Мира искусств”, мистецьких об`єднань Одеси та Києва; виставок картин М.К.Реріха (1908), творів Т.Г.Шевченка, М.О.Врубеля (обидві 1911), А.А.Маневича (1914), “Народне мистецтво Буковини та Галичини (1917), Г.І.Нарбута та “Українські народні килими” (обидві 1921), “Всеукраїнська виставка друку” (1923), “Межигірський фаянс та порцеляна” (1925).

Біляшівський одним з перших в Україні застосував фотомистецтво для потреб науки та музейництва. Обстежив та провів фотофіксацію пам`яток багатьох регіонів, брав участь у роботі комісії по виданню альбомів українських старожитностей. Був задіяний у роботі Товариства київських фотографів як член журі конкурсів. В 1917-1919 брав активну участь в організації дренажних робіт навколо Андріївської церкви, створив комісію у справах дослідження та реставрації Софіївського та Військово Микільського соборів, обстежував пам`ятки культової архітектури Києва, які були ушкоджені під час взяття міста військами Муравйова.

У 1887 році М.Ф.Біляшівський почав займатися археологією, коли брав участь у в розкопках на запрошення вченого В.Б.Антоновича. З 1888 р. він вже веде самостійні роботи на горі Кисилівка в Києві, розкопує ранньослов’янські могильники на Волині, дюнні стоянки вздовж Дніпра. Останні розкопки привернули увагу спеціалістів і стали темою доповіді М.Ф.Біляшівського на VIII Археологічному з’їзді у Москві.

Археологічна діяльність Миколи Федотовича збігається з початком його співпраці з журналом «Киевская старина», в якому дослідник інформує громадськість про цікаві знахідки на Княжій горі під Каневом, друкує свої статті. На основі пам’яток кам’яного віку і давньоруського періоду дослідник доводить, що на цьому місці стояло місто Родень.

Доповнивши свої знання з природознавства, антропології та етнографії в Москві, М.Ф.Біляшівський приїздить до Києва і продовжує вивчати пам’ятки старовини.

У травні 1899 року на горі Верхній Юрковці він знаходить пам’ятки трьох періодів: пізньонеолітичну стоянку, ранньослов’янські поховання й «останні» кургани ІХ-Х століття на території Києва. У цей період він створює при журналі «Киевская старина» новий відділ — «Археологическая летопись Южной России», з метою сконцентрувати сили археологів України. Пізніше він став окремим журналом.

Робота в журналі характеризує Миколу Федотовича не лише як талановитого організатора, а й як редактора та кореспондента. Його огляди археологічних досліджень на Україні 1988-1904 років приваблювали читача до пам’яток старовини.

Досліджуючи пам’ятки трипільської культури поблизу села Колодисте на Уманщині у 1900 році та с. Борисівка на Київщині у 1904-1905 роках, М.Ф.Біляшівський прийшов до висновку, що трипільські майданчики, які В.В.Хвойка вважав ритуальними спорудами, насправді були глиняними стелями стародавніх жител.

У 1902 році музейний комітет запропонував йому посаду директора. Археологічним відділом музею завідував В.В.Хвойка, художнім, військово-промисловим, етнографічним, історичним та нумізматичним — М.Ф.Біляшівський. Після цього музей став його домівкою у прямому та переносному розумінні — він мешкав разом зі своєю сім’єю у підвалі музею.
Микола Федотович працював у дуже високому темпі. Він включав до своїх обов’язків організацію виставок, поїздки в експедиції, участь у роботі численних товариств, листування з багатьма вченими і діячами культури.

Під час революції і громадянської війни М.Ф. Біляшівський, виконуючи постанови про націоналізацію предметів мистецтва, звіз до музею коштовні колекції київських меценатів Терещенків, Ханенків та інших, і цим врятував рідкісні мистецькі цінності від знищення.

Велику роботу провів Микола Федотович щодо будівництва і організації роботи Полтавського, Чернігівського та інших музеїв, а також відкриття відділів українського мистецтва та етнографії як в українських музеях, так і в Москві та Петербурзі.

М.Ф.Біляшівський віддав багато зусиль для збереження архітектурних пам’яток.

У 1917 році Микола Федотович був призначений комісаром по охороні пам’яток старовини в Києві, а в 1923 — він став дійсним членом Комітету охорони пам’яток мистецтва і старовини при народному Комісаріаті освіти УРСР.

У квітні 1918 року М.Ф. Біляшівського обирають почесним членом Української академії мистецтв, а у травні 1919 р. — одним із перших дійсних членів кафедри археології Академії Наук УРСР.

За період своєї творчої діяльності вчений повідомив про п’ять тисяч цінних знахідок на Княжій горі, написав близько 300 статей, записав багато народних пісень різних жанрів, загадок, прислів’їв і приказок, легенд і переказів, вертепних драм тощо; уклав українсько-російські діалектні словники волинських говірок.

Академік Біляшівський — один із фундаторів, а також директорів Київського міського художньо-промислового музею, колекції якого стали основою нинішнього Національного художнього музею України та багатьох київських музеїв.

Микола Федотович був засновником і керівником Київського кустарного товариства (1906), інспектором кустарно-промислових шкіл Київщини.

Глибоке дослідження про збереження старожитностей на Україні вчений здійснив у статті «Наші національні скарби», в якій виступив проти того, що найцінніші знахідки скіфської і княжої доби, а окремі і козацької, залишилися в Ермітажі та інших музеях Росії. В Україні ж, як говорив Микола Федотович, «залишилися крихти».

Серед багатьох українців, які збирали цінні речі, на думку Біляшівського, лише Тарновський з Чернігова і Поль з Катеринослава залишили дійсно цінні знахідки, а всі інші збирали старі речі без смаку і без знань, а ще, здебільшого, це були знахідки не українського походження.

Прикладом саможертовності й відданості обраній справі академіка Біляшівського є і те, що він віддавав своїй Україні та улюбленій справі кожен день свого життя, і ще за три години до смерті він готував статтю про Трипілля. Проте його величезний внесок в науку не був оцінений радянською владою. Творчий спадок вченого довго замовчувався, а його могила була незаслужено забута.

Теоретичні і практичні досягнення М.Ф.Біляшівського необхідні для майбутніх поколінь науковців. Його досвід — школа для прийдешніх поколінь.