Родился в Санкт-Петербурге в купеческой семье. Там же окончил коммерческое училище (1892) и учился в Императорской Академии художеств (окончил только три курса).Принимал активное участие в революционном движении с 1901 года. Пользуясь тем фактом, что семья купцов Бурениных владела имением в деревне Кирьясало, расположенным на тогдашней границе между Российской империей и Финляндией, регулярно провозил нелегальную литературу и оружие из Финляндии, переправил через границу делегатов IV и V съездов РСДРП. Участвовал в попытке провоза оружия на пароходе «Джон Графтон» .Выполнял Н. Е. Буренин и другие нелегальные поручения большевистской партии: создавал подпольные типографии и склады подрывной литературы, устраивал явочные квартиры, доставал средства на партийные цели.Во время Революции 1905—1907 годов в России являлся одним из организаторов Боевой технической группы при ЦК РСДРП(б). 28 февраля 1905 года Петербургский комитет большевиков вынес решение «избрать особое лицо, заведующее вооружением...» , которым стал Н. Е. Буренин.Во время поездки Максима Горького в 1906 году в США сопровождал писателя и его гражданскую жену Марию Андрееву в качестве связного РСДРП(б).
В Америке по вечерам играл для писателя на фортепиано, что гармонизирующе влияло на настроение и творчество Горького. Рассказы Буренина о жизни пролетариата использованы Горьким в романе «Мать» , который он начал писать в США.За свою революционную деятельность Буренин неоднократно подвергался арестам.