Родился в патриархальной купеческой семье. Отец настоял, чтобы сын учился коммерции и наследовал его дело — знаменитую Даниловскую мануфактуру. Но Николай после ранней смерти родителя передал свои права на фабрику и поселился в Подмосковье, в родовом имении Дугино. Там он писал пейзажи и принимал гостей — Исаака Левитана, Валентина Серова, Игоря Грабаря. В Москву приезжал по церковным делам: его избрали старостой храма Иоанна Предтечи под Бором на Пятницкой улице. Церкви требовалась серьёзная реставрация. Мещерин взял на себя большую часть расходов и привлёк лучших мастеров, включая Фёдора Шехтеля, который помог восстановить иконостас.
О доброте и гостеприимстве православного импрессиониста знали многие живописцы. Особенно часто бывал у него Грабарь: месяцами жил в Дугине и написал там свои лучшие картины. Позже он вспоминал: «Среди художников Николай Васильевич выделялся патриархальной бородой-лопатой, чёрной, слегка тронутой проседью». Современники отмечали скромность Мещерина: он не любил быть на виду, избегал светских мероприятий, шумного общества и никогда не вступал в споры.
О характере художника говорит такой случай. Грабарь подарил ему свой натюрморт «Цветы и фрукты на рояле». Увидев картину, Валентин Серов пожелал купить её для Третьяковской галереи. Грабарь сказал, что продать не может: это подарок, и показал дарственную надпись.
А что же владелец полотна Мещерин Он стал убеждать друга принять лестное предложение. «Он говорил, что как ему ни жаль расставаться с вещью, которую он считал своей и полюбил, но ведь мне же должно быть интереснее видеть её в галерее и вдобавок получить значительную сумму денег», — писал Грабарь в автобиографии. Всё же в Третьяковку картина не попала: Грабарь оставил её у Мещерина.
И ещё деталь: в начале 1900-х годов два пейзажа Николая Васильевича купили для Третьяковской галереи. Больше он ни одной своей работы для галереи не предлагал — не хотел отбивать хлеб у других, менее состоятельных художников.
Будучи более чем обеспеченным, он предпочитал не расставаться со своими работами. По словам вдовы художника Лидии Ивановны Горячевой-Мещериной, на просьбу продать какую-нибудь из них он обычно отвечал, что торгует холстом, а не картинами. Но уже вскоре после его смерти она, не имея других источников для существования, стала продавать их, причем, как видно, нередко и в случайные руки. Даже из тех 30 картин, что были показаны на XV выставке Союза русских художников, открытой накануне нового, 1918 года, ныне известно местонахождение только тринадцати. В одной из рецензий читаем: «Работы Николая Васильевича Мещерина, скончавшегося в 1916 году, образуют на «Союзе» небольшую посмертную выставку этого серьезного и редко выступавшего перед публикой пейзажиста. Писать он стал в зрелых летах, и это сказалось в редкой продуманности замысла и в бережном техническом выполнении. Недолгую пору его пейзажи носили характер, свойственный левитановской полосе, затем plain air поглотил его целиком, и Мещерин дал ряд прекрасных вещей в духе последовательного пленэризма». В скромном каталоге выставки три картины Мещерина значатся как приобретенные в Третьяковскую галерею и одна — в Русский музей. Но в оба собрания они вошли уже как дар семьи художника. Очевидно, что при закрытии выставки не могло быть и речи о выплате полагающейся суммы вдове «бывшего миллионера».
Умер Мещерин, как и его отец, скоропостижно. Его похоронили в Лукинском Крестовоздвиженском монастыре, недалеко от Москвы.
