Введенский родился 16 апреля 1852 года в селе Кочково Вологодской губернии в семье сельского священника. В 1872 году, по окончании Вологодской духовной семинарии, поступил на физико-математический факультет Петербургского университета. В университете Введенский близко сошелся с представителями народнических кружков и принял активное участие в их работе. Летом 1874 года за пропаганду революционных идей среди крестьян, то есть за «хождение в народ», как тогда говорили, был арестован. Вместе с А. И. Желябовым и С. Л. Перовской проходил по известному политическому «процессу 193-х» и был заключен в тюрьму, в которой провел более трех лет. Только в 1878 году Введенский вернулся в университет. По окончании университета Введенского оставили при лаборатории знаменитого физиолога И. М. Сеченова. Первая научная работа Введенского была посвящена влиянию дневного рассеянного света на кожную чувствительность лягушки. В 1883 году Введенский был допущен к чтению лекций по физиологии животных и человека на Высших женских курсах, а в следующем году защитил магистерскую диссертацию на тему «Телефонические исследования над электрическими явлениями в мышечных и нервных аппаратах». Две важных линии, намеченные Сеченовым – оценка значения торможения в процессах, протекающих по всей нервной системе, и раскрытие внутренней природы процесса торможения – были развиты его учениками Павловым и Введенским. Введенскому удалось снять непосредственно с нерва ритмику отдельных возбуждений. Выслушивая с помощью телефонного аппарата импульсы, передающиеся по нерву во время его работы, ученый пришел к выводу, что нервный ствол практически неутомим – в течение многих часов он способен воспроизводить ритмические импульсы, не проявляя при этом, в отличие от других возбудимых тканей, никаких признаков утомления. Продолжая исследования, Введенский обнаружил, что нерв, мышца и нервные окончания (все три основных элемента нервно-мышечного аппарата) обладают различной функциональной подвижностью – лабильностью, как назвал Введенский эту величину. В 1886 году Введенский обобщил свои исследования в докторской диссертации «О соотношениях между раздражением и возбуждением при тетанусе». Установленный им факт неутомляемости нерва противоречил выдвинутому в свое время Сеченовым химическому объяснению процесса возбуждения. Именно вопрос о тормозных центрах и стал камнем преткновения между учителем и учеником. Впрочем, Сеченов, уходя, оставил кафедру Введенскому. Если нервные окончания разнятся от самого нерва степенью своей лабильности, решил Н. Е. Введенский, то, следовательно, можно экспериментально, путем локального действия любым химическим или физическим агентом, изменить степень лабильности в определенном участке нерва и тем приближать его к свойствам нервных окончаний. Что же происходит в таком измененном участке нерва? Становясь все менее лабильным, этот участок проводит все менее частые волны возбуждения. При той же количественной характеристике текущих волн возбуждения чрезвычайно изменяется самый ход реакции. Волны возбуждения, приходящие в очаг с пониженной функциональной подвижностью, все более замедляются в своем развитии и проведении, и, наконец, с резким понижением лабильности они принимают стационарный характер. Подобное состояние стационарного возбуждения Н. Е. Введенский назвал «парабиозом», как бы преддверием к умиранию. Парабиоз – состояние обратимое. При восстановлении лабильности в очаге стационарного возбуждения нервная ткань вновь приобретает способность проводить возбуждения. Открытие стационарного возбуждения является одним из главных научных вкладов Н. Е. Введенского в общую физиологию. Его книга «Возбуждение, торможение и наркоз», в которой он подробно изложил свое учение о парабиозе как стационарном возбуждении, широко известна как у нас, так и за рубежом. По собственному признанию Н. Е. Введенского, она была «основным его трудом и оправданием всей его жизни». В 1908 году Н. Е. Введенский стал одним из первых профессоров Психоневрологического института, основанного В. М. Бехтеревым, и был избран членом-корреспондентом Петербургской академии наук. В апреле 1917 года в Петрограде по его инициативе был созван первый съезд русских физиологов. Н. Е. Введенский был первым русским физиологом, вошедшим в состав постоянного международного комитета по созыву физиологических конгрессов. После его смерти на этот пост был избран И. П. Павлов. Умер в родном селе, куда приехал из Петрограда на время летних каникул; похоронен там же.