Родился в Петрограде в 1916 г. Его детство прошло в деревне Горицы Калининской области. В дальнейшем окончил семилетку и техникум механизации сельского хозяйства в Торжке, призван в армию в 1939 г. Начинающий конструктор проходил службу в танковых войсках на Дальнем Востоке. Время службы кардинально изменило жизнь Н. М. Афанасьева. Именно на Дальнем Востоке, посетив военный аэродром и изучив вооружение советских и японских самолетов, он в 1940 г. спроектировал двуствольный авиационный пулемет со специфической системой перезарядки, которая заключалась в следующем: в то время как первый ствол после выстрела под действием пороховых газов отходил назад, осуществлялась подача снаряда во второй ствол, и наоборот. С помощью данной автоматики удалось довести скорострельность до 4000 выстр./мин. Огромное влияние на дальнейшую деятельность Н. М. Афанасьева оказали труды конструкторов, положивших начало отечественной оружейной школе, – В. Г. Федорова и А. А. Благонравова. В дальнейшем все развивалось стремительно: научные труды молодого конструктора заметил командарм Г. К. Жуков и предоставил сержанту помещение в штабе армии в городе Улан-Батор. На новом месте Н. М. Афанасьев получил задание в течение двух месяцев закончить теоретическую проработку своего проекта. Конструктор принимал участие в военных действиях в октябре–декабре 1941 г. при обороне Рязани и освобождении города Михайлова, в феврале 1943 г. отозван на НИПСВО. В течение пяти лет Н. М. Афанасьев проработал в КБ полигона, ему посчастливилось трудиться со знаменитыми конструкторами Л. И. Судаевым, М. Т. Калашниковым. Во время работы в КБ молодому конструктору удалось выиграть конкурс на разработку предохранительного устройства от «двойного заряжания» 82-миллиметрового и 120-миллиметрового минометов. Спроектированный Афанасьевым предохранитель отличался, прежде всего, высокой надежностью, простотой действия. Благодаря данному устройству было спасено немало солдатских жизней в период Великой Отечественной войны, также оно являлось первым в отечественной практике. Разработанный предохранитель принес славу Николаю Михайловичу. Н. М. Афанасьев при проектировании 12,7-миллиметрового авиационного пулемета разработал эффективную схему автоматики газоотводного типа с ударным ускорительным механизмом досылания и клиповым запиранием. Данная система положила начало развитию автоматического оружия газоотводного типа. В 1953 г. авиационный пулемет с темпом стрельбы 800-1000 выстр./мин. конструкции Н. М. Афанасьева был установлен на вертолетах Ми-4, Ми-16 и самолетах Л11-2, Як-18, МиГ-17У, МиГ-19У, МиГ-21У. Афанасьевым и Макаровым была разработана 23-миллиметровая авиационная пушка АМ-23 с темпом стрельбы 1250-1350 выстр./мин., которая в 1954 г. была принята на вооружение и устанавливалась на самолетах Ту-16, Ту-95, М-3, Ан-8, Ан-12Б, Бе-6, Бе-8. За яркие конструкторские решения Н. М. Афанасьев с группой конструкторов ЦКБ-14 в 1960 г. был переведен в ЦКИБ СОО. В этой организации конструктор реализовал себя в полной мере. Он представил ряд конструкторских идей, которые впоследствии были реализованы в новых опытных образцах стрелкового оружия с оригинальными решениями. Впоследствии Н. М. Афанасьев выиграл конкурс на опытно-конструкторскую работу под шифром «Абакан» (1979–1989). В начале 1970-х гг. ярко выразилась потребность спецподразделений в скорострельном оружии с компактными габаритами. В разработке данного оружия участвовали многие конструкторы, но успеха добились только два конструктора – Н. М. Афанасьев и Е. Ф. Драгунов. Конструкторские решения Афанасьева были выражены в тульском пистолет-пулемете Букет. В 1990-х гг. оружие получило индекс и шифр ОЦ-02 Кипарис, с 1992 г. началось его серийное производство. Великий конструктор Н. М. Афанасьев получил звание Героя Социалистического Труда, стал лауреатом Государственной премии, заслуженным изобретателем России, дважды лауреатом премии имени С. И. Мосина, награжден орденами Ленина, Октябрьской революции, Отечественной войны 2-й степени и многими медалями.