Николай Гнатюк родился 16 января 1933 года в селе Лушков, Грубешовский уезд, Замостськое воеводство, ныне Люблинское воеводство, Польша.
В 1955 году окончил Киевский педагогический институт, в 1957 году — аспирантуру.
С 1958 года работал в Главной редакции Украинской советской энциклопедии над темами литературы и фольклора. Был членом КПСС с 1959 года.
В 1964 году защитил кандидатскую диссертацию.
С 1967 года преподаватель Киевского университета. Работал на кафедре теории литературы и литературы народов СССР.
В 1974 году защитил докторскую диссертацию «Украинская поэма первой половины XIX века. Проблемы развития жанра» .
В 1955 году опубликовал труд «Шевченко и декабристы» . Автор предисловия к сборнику «Поэзии» Александра Афанасьева-Чужбинского (Киев, 1972) из серии «Библиотека поэта» .Публиковал книги по истории украинской литературы, славистике, теории литературных жанров. Ряд трудов посвящены вопросам шевченковедения, украинско-русских литературных взаимоотношений. Автор статей по проблемам современного литературного процесса.Умер 27 февраля 1975 года в Киеве. Похоронен на городском Берковецком кладбище.
На могиле установлен памятник: горизонтальная прямоугольная стела из лабрадорита.