Acteur soviétique, Nikolaï Grinko est d’origine ukrainienne et il est né dans une famille d’acteurs. Il envisage de prendre la suite de ses parents, mais la Seconde Guerre mondiale éclate. Il devient un héros de la guerre en étant sergent au sein d’un chasseur-bombardier. Il entre également au PCUS (Parti Communiste d’Union Soviétique) en 1943 et reçoit plusieurs décorations prestigieuses. Au sortir de la guerre, il opte pour la carrière d’acteur et devient un pilier du théâtre national.
Il apparaît au cinéma dès 1956 et commence à être vraiment repéré en devenant un acteur fétiche d’Andreï Tarkovski. Ils tournent effectivement ensemble L’enfance d’Ivan (1962), Andreï Roublev (1966), Solaris (1972) où il joue le père du héros, Le miroir (1975) et Stalker (1979) où il interprète le rôle du savant.
Toutefois, sa riche carrière n’est pas réductible à ces rôles puisqu’on le retrouve aussi à l’affiche des Chevaux de feu (Paradjanov, 1964), Guerre et paix (Bondartchouk, 1966), Un amour de Tchekhov (Ioutkevitch, 1969), 20 jours sans guerre (Guerman, 1976), Téhéran 43 (Alov, Naoumov, 1981).
Finalement, Nikolaï Grinko décède en 1989 à l’âge de 68 ans des suites d’une leucémie.