Născut la 15 martie 1915, în Râşcani-Bălţi, Nicolae Botnariuc a absolvit Liceul „Ion Creangă” din Bălţi, după care a urmat cursurile Facultăţii de Ştiinţe din Bucureşti, secţia Ştiinţe naturale, luându-şi doctoratul în 1946 cu teza „Phyllopodelor Conchostraceae din România”.
A intrat în învăţământul superior în 1943 şi a parcurs toate treptele ierarhiei universitare până la profesor, şef de catedră şi decan al Facultăţii de Biologie din Bucureşti. În perioada 1949 – 1973, el a condus Laboratorul de sistematică şi evoluţie a animalelor şi, între 1973 şi 1983, laboratorul de ecologie acvatică a Institutului de Biologie.
A condus colectivul de elaborare a lucrării „Fauna României”, ca şi prima expediţie românească transafricană (1970 – 1971). De-a lungul anilor, Nicolae Botnariuc a îmbinat armonios activitatea de la catedră cu aceea de cercetare, desfăşurată pe trei mari direcţii: sistematica zoologică, evoluţionismul cu istoria lui şi ecologia. S-a preocupat de istoria evoluţionismului pe care a îmbogăţit-o cu noi puncte de vedere.
Activitatea profesorului şi omului de ştiinţă Nicolae Botnariuc a fost recunoscută prin alegerea sa, în 1974, ca membru corespondent al Academiei Române şi ca membru titular, în 1990. A fost ales şi ca membru de onoare al Academiei de Ştiinţe a Moldovei.