Николай Олялин родился 22 мая 1941 года в Вологодской области, в деревне Опихалино. В 1959 году он приехал в Ленинград и сразу поступил в ЛГИТМиК, на курс Александра Яна. Успешно окончив вуз, артист был направлен в Красноярский театр юного зрителя, на сцене которого за несколько лет переиграл множество разноплановых ролей. С 1968 года Николай Олялин начал работать на киностудии имени Довженко. Дебютировал в кино актер в роли летчика-истребителя Николая Болдырева в фильме «Дни летные».
Через год его пригласил режиссер Юрий Озеров на одну из ведущих ролей в киноэпопее «Освобождение». Роль капитана Цветаева заслуженно принесла Николаю Олялину всесоюзную известность. В 1990 году Николай Олялин по своему сценарию поставил мелодраму «Неотстрелянная музыка», одну из главных ролей в котором исполнил сам. Всего Олялин сыграл почти в шестидесяти фильмах. Одной из последних его работ в кино стал инквизитор в картинах «Ночной дозор» и «Дневной дозор».