Родился 4 декабря 1914 года в городе Ораниенбаум (ныне город Ломоносов в составе Петродворцового района города Санкт-Петербурга). В раннем детстве с родителями переехал в деревню Бор (Весьегонский район Тверской области, ныне - Череповецкий район Вологодской области), окончил начальную школу в соседнем селе Вауч. В 1930 году уехал в Ленинград (ныне - Санкт-Петербург), учился в школе ФЗУ, затем работал кузнецом. С 1935 года в рядах Красной Армии с 1935 года. По комсомольскому призыву был направлен в Ленинградскую военно-техническую авиационную школу. С 1937 года служил авиационным техником. Через год направлен на учёбу в Качинскую военную авиационную школу пилотов, которую окончил в 1939 году.

С 16 июля 1941 года лейтенант Н. В. Тихонов в действующей армии. Сражался в составе 42-го ИАП. Летал на И-153, МиГ-3, ЛаГГ-3, Як-7 и Як-9. Начал боевой путь рядовым лётчиком, потом стал командиром звена, заместителем командира и командиром эскадрильи. Воевал на Брянском, Западном, Северо-Западном и Калининском фронтах. Участвовал в войсковых испытаниях истребителей ЛаГГ-3 (с 30 мая по 27 сентября 1942 года) и Як-7 (с 30 октября 1942 года по 20 апреля 1943 года), вооружённых 37-мм пушкой.

10 сентября 1943 года командир эскадрильи 42-го истребительного авиационного полка командир (240-я истребительная авиационная дивизия, 3-я Воздушная армия, Калининский фронт) капитан Н. В. Тихонов был сбит огнём зенитной артиллерии и погиб. Всего совершил 229 боевых вылетов, в 53 воздушных боях сбил лично 15 (ещё 1 предположительно) и в составе пары 1 самолёт противника. Указом Президиума Верховного Совета СССР от 4 февраля 1944 года посмертно удостоен звания Героя Советского Союза.

Похоронен в братской могиле в деревне Воронцово (Духовщинский район Смоленской области). Его именем названа улица в городе Весьегонске Тверской области, на которой находится средняя школа № 2, где он учился. Здесь также установлена мемориальная доска. Имя Н. В. Тихонова высечено на стеле в парке Мира в Вологде.

Награждён орденами: Ленина (02.02.1944, посмертно), Красного Знамени (07.09.1941, 17.07.1942, 03.03.1943), Отечественной войны 1-й степени (16.07.1943); медалями.

*     *     *
Список известных воздушных побед Н. В. Тихонова:

Д а т а	Противник	Место падения самолёта или проведения воздушного боя	Свой самолёт
05.09.1941	1  Ю-88	станция Брянск	МиГ-3
06.09.1941	1  Хе-111	станция Жуковка
11.10.1941	1  Ю-52	аэродром Орёл
	1  Ме-109	аэродром Орёл  (сбит при взлёте)
10.07.1942	1  Ме-109	Высокая	ЛаГГ-3
12.07.1942	1  Ме-110	Буда Монастырская
04.08.1942	1  Ю-88  (в паре)	Кутково
05.08.1942	1  Ме-109	Денежное
08.08.1942	1  Ме-109	Хреновая - Коротово
03.12.1942	1  Ме-109	Кошалеево	Як-7
06.12.1942	1  Ме-109	озеро Вершинское
29.12.1942	1  Ме-109	Беглово - Горчицы
15.01.1943	1  Ме-109	Левошкино
16.01.1943	1  Ме-109  (предположительно)	район озера Ильмень
23.02.1943	1  Ю-88	Пустошка
07.09.1943	1  ФВ-190	севернее Духовщина	Як-9
	1  ФВ-190	Дудково
Всего сбитых самолётов - 15 + 1  (ещё 1 + 0 предположительно);  боевых вылетов - 229;  воздушных боёв - 53.

Из фотоматериалов военных лет:

Из материалов прессы военных лет:

"Не только скорость, моторы и пушки..."  ("АвиаМастер" № 2, 1997).