Николай Иванович Холодовский родился в Полтаве 14 (по юлианскому календарю) апреля 1851 г. На военной службе с 1869 г. По окончании Петровского Полтавского кадетского корпуса и Михайловского артиллерийского училища (по I разряду) в чине поручика выпущен в Киевскую крепостную артиллерию.

Штабс-капитан (1875). Командир 4-й роты Кронштадтской крепостной артиллерии (1877). Капитан (1878). С 1885 г. – командир 5-й Сводной батареи. Подполковник (1886). Полковник (1893). Назначен командующим 3-го батальона Кронштадтской крепостной артиллерии. Командир Квантунскрй крепостной артиллерии (1898).

В 1900 г. произведен в генерал-майоры. Начальник артиллерии Квантунской области. Помощник начальника артиллерии Приамурского военного округа (1903). Участник Русско-японской войны 1904-1905 гг. Состоял в распоряжении Главного артиллерийского управления и являлся генералом для особых поручений при наместнике Дальнего Востока адмирале Е.И. Алексееве. Начальник Осадной артиллерии Маньчжурской армии (1905).

Генерал-лейтенант, начальник артиллерии Одесского военного округа (1907). В 1912 г. разработал образец пехотной винтовки на основе усовершенствования трёхлинейной винтовки С.И. Мосина. Участник Великой войны 1914-1918 гг. Генерал-от-артиллерии (1915). Начальник Окружного артиллерийского управления Одесского военного округа и нештатный начальник Воздушной обороны Одесского военного округа (1916). Начальник артиллерийского снабжения армий Румынского фронта (1917).

Кавалер Императорского и Царского Ордена Св. Станислава III и I степеней, Императорского Ордена Св. Анны III, II и I (с мечами) степеней, Императорского Ордена Св. Князя Владимира III (с мечами), II и I степеней, Императорского и Царского Ордена Белого Орла.
После Революции – в эмиграции. Член Совещания по вопросам устроения Императорской России (Государева Совещания) при Императоре в изгнании Кирилле I (с декабря 1924). Представитель Императора Кирилла I в Великобритании (1931). Скончался в Лондоне 2/15 мая 1933 г.
 
Во блаженном успении вечный покой подаждь, Господи, рабу Твоему воеводе Николаю и сотвори ему вечную память.