Родился 10 апреля 1921 года в селе Красномылье Красномыльской волости (в других источниках — село Осеево Барневской волости) Шадринского уезда Екатеринбургской губернии РСФСР СССР (ныне Шадринского района Курганской области).

Его отец работал директором Полноватской, Казымской, Шурышкарской и Октябрьской школ. В 1933–1937 годах жил в селе Мужи (Ямало-Ненецкий автономный округ).

С 1937 года жил в Шадринске, учился в средней школе № 9.
С 1939 года работал слесарем на Челябинском тракторном заводе, учился в аэроклубе.

В августе 1940 года призван в Красную армию. Поступил в 1-ю Чкаловскую военно-авиационную школу пилотов. В ноябре 1941 года направлен пилотом в 9-й запасной авиационный полк.

В марте 1942 года прибыл в 57-й ближнебомбардировочный авиационный полк, летчиком во 2-ю эскадрилью. Полк находился на переформировании и получал новые самолеты — американские Дуглас А-20 Хэвок/ДБ-7 Бостон.

С 24 июня 1942 года на фронте.

10 июля 1942 года получил задание разведать обстановку в районе Россоши, где находился опорный пункт немцев. Над линией фронта Архангельский пролетел благополучно. Но сам город был плотно прикрыт зенитными батареями. У самолёта загорелся левый мотор. Лётчику удалось сбить пламя, и он продолжал выполнять задание командования. Приказом командующего войсками Сталинградского фронта за доставку важных разведданных и умелые действия в сложной боевой обстановке Николай Архангельский был удостоен первой награды — ордена Красной Звезды.

За год службы на Юго-Западном фронте Архангельский совершил 104 боевых вылета, из них 54 — разведка аэродромов и передвижения крупных сил противника. При этом экипаж самолёта уничтожил 13 самолётов противника при бомбежках аэродромов и два сбил в воздушных боях. В июне 1943 года присвоено звание младший лейтенант.

На Центральном и 1-м Белорусском фронтах Архангельский сделал ещё 106 боевых вылетов. Архангельский летал на боевые задания на американском самолёте «Бостон-3». Летчик хорошо изучил иностранную машину, ее высотные возможности и скорость. Особенно эффективен самолёт был для разведки и бомбометания с больших высот. Летом 1943 года Николай Архангельский с группой советских лётчиков вылетал в США для перегона партии самолётов. И там за боевые успехи на советском фронте, достигнутые на американском самолёте, был представлен американским президентом к медали. Летом того же 1943 года маршал авиации А.А. Новиков от имени президента США вручил медаль «За выдающиеся заслуги».

В одном из номеров газета 16-й Воздушной армии писала: «Лётчик Николай Васильевич Архангельский в июле отметил годовщину своего пребывания на фронте. Во всем блеске проявились за это время способности молодого пилота как воздушного разведчика в период зимних наступательных боёв Красной Армии. Каким бы сложным ни было задание, Архангельский с честью его выполнял. Он летает при любых метеорологических условиях. Это настоящий ас».

К концу июня 1944 года командир эскадрильи 57-го бомбардировочного авиационного полка лейтенант Николай Архангельский произвел 210 боевых вылетов на разведку, фотографирование и бомбардировку живой силы и техники противника. Лично сбил самолет врага. Представление на присвоение звания Герой Советского Союза подписали командующий 16-й воздушной армией Герой Советского Союза генерал-лейтенант Руденко и командующий 1-м Белорусским фронтом генерал-полковник К. К. Рокоссовский.

После вручения высоких правительственных наград командование предложило отважному лётчику поехать учиться в Военно-воздушную академию. Но он вернулся на фронт.

14 января 1945 года при выполнении боевого задания самолёт заместителя командира эскадрильи 57 Бомбардировочного авиационного Калинковичского полка старшего лейтенанта Архангельского был повреждён. Самолёт обледенел и стал терять управление. Внизу находилось вражеская территория. Экипаж принял решение направить его в скопление вражеских войск. Обледеневший бомбардировщик столкнулся с землёй, экипаж погиб. Экипаж заместителя командира эскадрильи старшего лейтенанта Николая Архангельского в составе: штурман лейтенант Иван Кузьмич Пономарёв; стрелок-радист старший сержант Г. П. Якименко; воздушный стрелок сержант И. И. Аксенович.

Однополчане похоронили останки отважного экипажа в братской могиле в парке города Радзынь-Подляский (Польша).

Награды: Указом Президиума Верховного Совета СССР от 26 октября 1944 года за образцовое выполнение заданий командования и проявленные мужество и героизм в боях с немецко-фашистскими захватчиками гвардии лейтенанту Архангельскому Николаю Васильевичу присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда» (№ 3073). — Орден Красной Звезды, 9 августа 1942 года. — Орден Красного Знамени, 25 февраля 1943 года. — Орден Отечественной войны II степени, 21 марта 1943 года. — Медаль Соединённых Штатов Америки «За выдающиеся заслуги», 15 июня 1943 года.

Бюст Героя Н.В. Архангельского установлен в Ханты-Мансийске на Аллее Славы в парке Победы. Именем Н. В. Архангельского названа средняя школа в селе Мужи, Ямало-Ненецкого автономного округа. Имя Архангельского носит школа-гимназия № 9 города Шадринска, Курганской области.