Н. М. Жаворонков народився 7 серпня 1907 року в селі Стрілецькі Висілки Михайлівського повіту Рязанської губернії в селянській сім'ї. У 1918 році закінчив Маковськую сільську школу, в 1925 – Михайлівську школу II ступеня. Під час навчання на громадських засадах був завідуючим хатою-читальнею, секретарем сільради і піонервожатим в Михайлівському дитячому будинку. Літом 1925 року працював на будівництві житлових будинків паровозоремонтного заводу в місті Подольське Московської області. У тому ж році по путівці Наркомпроса поступив на хімічне відділення фізико-математичного факультету Московського державного університету (МГУ), звідки незабаром перевівся в Московський хіміко-технологічний інститут імені Д. І. Менделєєва (МХТІ). Закінчивши інститут в 1930 році, був залишений в аспірантурі при кафедрі технології неорганічних речовин. У 1930-1932 роках Жайворонків працював науковим співробітником Державного інституту азотної промисловості і Державного інституту по проектуванню хімічних підприємств. Літом 1032 року був експертом урядової комісії з пускових гарантійних випробувань і приймання в експлуатацію Березниковського азотно-тукового заводу, в грудні 1933 року – Сталіногорського, літом 1934 року - Горлівського заводів. Микола Михайлович захистив кандидатську дисертацію і був призначений доцентом кафедри технології неорганічних речовин і технології зв'язаного азоту в МХТІ, в МГУ, Московському інституті хімічного машинобудування, Промисловій академії і Горьковськом політехнічному інституті. У зв'язку з розвитком робіт по хімізації народного господарства країни Жайворонків відряджався на заводи Донбасу, Придніпров'я, Уралу, на Кольський півострів (м. Кировськ) для вивчення здобичі апатитово-нефелінової руди і отримання апатитового концентрату. Під час Великої Вітчизняної війни Микола Михайлович працював помічником Уповноваженого Державного Комітету оборони і посиленню наукових досліджень в області хімії для потреб оборони країни і багато зробив для наукових досліджень і організації виробництва нових хімічних продуктів, необхідних фронту. У 1942 році Жаворонкову присуджений вчений ступінь доктора технічних наук, він був затверджений у вченому званні професора. У 1944-1948 роках – перший заступник директора, завідувач лабораторією, директор Науково-дослідного физико-хімічного інституту імені Л. Я. Карпова. В цей же час починає активно працювати в Науково-технічній раді Міністерства хімічної промисловості СРСР і редколегії журналу "Хімічна промисловість", виступає з доповідями і статтями по актуальних питаннях розвитку хімічної науки і промисловості. Працюючи з 1948 по 1962 рік ректором МХТІ, Жайворонків добився його значного розвитку. Швидко була відновлена учбово-лабораторна база, що постраждала в роки війни, створений новий інженерний физико-хімічний факультет для підготовки фахівців в області мирного використання атомної енергії. У 1950-1960 роки Жайворонків брав участь в Міжнародних конференціях, конгресах, сесіях в Японії, Англії, Греції, Норвегії, Швейцарії, Югославії і інших країнах. У 1970-1976 роках він очолював експертні комісії з ряду крупних новобудов 9-ої і 10-ої п'ятирічок. Працював директором Інституту загальної і неорганічної хімії імені Н. С. Курнакова АН СРСР (1962-1989). У 1962 році був вибраний дійсним членом АН СРСР, був членом Президії, академіком-секретарем Відділення фізікохимії і технології неорганічних матеріалів АН СРСР, членом Державного комітету з Ленінських і Державних премій СРСР в області науки і техніки при Раді Міністрів СРСР, членом Бюро Науково-технічної ради Міністерства хімічної промисловості СРСР. З 1967 року виходить журнал "Теоретичні основи хімічної технології", головним редактором якого був Жайворонків (!967-1988). Він часто виступав з науковими доповідями на всесоюзних і міжнародних з'їздах і конгресах, на Усесвітній конференції Організації Об'єднаних Націй з питань народонаселення в Бєлграді (1965), на конгресах і конференціях в Швейцарії, Румунії, Болгарії, Угорщині, ГДР, Італії, Австрії, на Кубі, в Афінах (1957), в Барселоні (1960), в Парижі (1962), у Варшаві (1964), в Брюсселі (1966), а також з доповідями на суспільно-політичні теми, по питаннях розвитку науки, промисловості, вищої освіти. Багатогранна діяльність Миколи Михайловича отримала широке визнання і високу оцінку в нашій країні і за кордоном. За великі заслуги в науковій, педагогічній і суспільній діяльності він нагороджений трьома орденами Леніна, орденом Жовтневої Революції, двома орденами Трудового Червоного Прапора, орденом Червоної Зірки, орденом "Знак Шани", медалями, болгарським орденом Кирила і Мефодія 1-у ступеню. У 1969 році Жаворонкову було привласнене звання Героя Соціалістичної Праці. За оригінальні наукові роботи йому присуджені Державні премії СРСР (1953, 1984), премії Ради Міністрів СРСР (1975, 1984), премії імені Д. І. Менделєєва (1950), імені Л. А. Чугаєва (1980), імені Н. С. Курнакова (1982), премія Всесоюзного хімічного суспільства імені Д. І. Менделєєва (1961), а також золота медаль імені Д. І. Менделєєва (1969). Жайворонків був почесним членом зарубіжних академій: Угорською, Чехословацькою, Польською, ГДР, а також почесним доктором Веспремського університету (Угорщина), університету в м. Бордо (Франція), Вищої школи хімічних технологій в Празі (Чехія). Помер Н. М. Жаворонков 5 серпня 1990 року в Москві. Похований на Кунцевськом кладовище.