Николай Олялин родился 22 мая 1941 года в Вологодской области, в деревне Опихалино. В 1959 году он приехал в Ленинград и сразу поступил в Ленинградский институт театра, музыки и кинематографии (ЛГИТМиК), на курс Александра Яна. Успешно окончив вуз, актер уехал работать в Красноярский театр юного зрителя, на сцене которого за несколько лет переиграл множество разноплановых ролей.

Дебютировал в кино актер в роли летчика-истребителя Николая Болдырева в фильме «Дни летные». Через год после окончания съемок этой картины, режиссер Юрий Озеров пригласил Олялина на одну из ведущих ролей в киноэпопее «Освобождение». Роль капитана Цветаева заслуженно принесла Николаю Олялину всесоюзную известность.

После фильма «Освобождение» о нем заговорили все. Премьера картины прошла в 115 странах мира. Фамилия Олялина вписана в энциклопедии мирового кино, а в Советском Союзе даже в Кремль его пропускали без документов и отдавали честь.

На волне первого большого успеха Олялин переехал в Киев. На киностудии имени Александра Довженко актера, как говорится, приняли с распростертыми объятиями. Режиссеры с удовольствием использовали удачно найденный актером образ военного.

В 1970 году Олялин снялся в телесериале Григория Липшица «Обратной дороги нет», где сыграл артиллериста майора Топоркова. А спустя год сыграл главную роль в военно-приключенческом фильме Георгия Юнгвальд-Хилькевича «Дерзость», рассказывающем об отважном советском разведчике.

И в 80-е годы Николай Олялин продолжал много сниматься в кино. За это десятилетие вышло одиннадцать картин с его участием, среди них и известный всем исторический сериал «Россия молодая», где актер исполнил роль Молчана.

В 1990 году Олялин выступил как режиссер двух картин – «Теплая мозаика ретро и чуть-чуть...» и «Неотстрелянная музыка». Но его работы так и остались невостребованными. Затем надежду на лучшее, по словам самого актера, возродили в ролики «Русского проекта», которые вернули на экран потерянных кумиров, вызвали у людей неожиданную волну тепла и веры в будущее. В одном из этих роликов снялся и Николай Олял

Всего Олялин сыграл в 60 фильмах. Молодому поколению он известен по роли Инквизитора в фильмах «Ночной дозор» и «Дневной дозор», а также по роли рыбака Ильи в фильме «Бумер 2».