Николай Николаевич Носов родился 10 (23 ноября) 1908 года в Киеве, в семье эстрадного артиста, который в зависимости от обстоятельств работал и железнодорожником. Детство его прошло в небольшом городке Ирпене, недалеко от Киева, где мальчик и начал учиться в гимназии.
Николай был вторым сыном в семье. Ещё в семье был старший брат Пётр и младшие брат и сестра. Маленький Николай любил бывать на выступлениях отца, смотреть концерты и спектакли. Родители даже думали, что мальчик тоже хочет стать актёром. В школьные годы он хотел стать музыкантом и долго мечтал, чтобы ему купили скрипку. После покупки скрипки Николай понял, что учиться музыке нелегко, и скрипка была заброшена. Детство и школьные годы Николая Носова пришлись на тяжелейший период в российской истории: Первую Мировую и Гражданскую войну. Недостаток продуктов, отсутствие тепла и электричества холодной зимой, болезни были обычным явлением того времени. Вся семья переболела тифом. К счастью, никто не умер. Николай вспоминал, что, когда он выздоровел (он болел дольше всех), его мать плакала от радости, потому что все остались живы. «Так я узнал, что плакать можно не только от горя»[4].
Носов с гимназических лет увлекался музыкой, театром, шахматами, фотографией, электротехникой и даже радиолюбительством. Чтобы прокормить семью, Николай с 14 лет был вынужден работать: был газетным торговцем, землекопом, косарём и т. п. После 1917 года гимназия была реорганизована в школу-семилетку. Закончив её в 1924 году, он работал чернорабочим на бетонном заводе в Ирпене, потом на частном кирпичном заводе в городе Буча.
После Гражданской войны Николай увлёкся химией. Вместе со школьным товарищем он организовал химическую лабораторию на чердаке его дома, где друзья проводили разные опыты. Носов вспоминал: «По окончании школы я был уверен, что должен стать химиком и никем другим! Химия мне представлялась наукой из наук». Николай хотел поступить на химический факультет Киевского политехнического института, но не смог, так как он не закончил профшколу, дающую законченное среднее образование. Николай стал обучаться в вечерней профшколе, готовясь к поступлению в политехнический вуз. Одновременно с этим он пошёл работать на Ирпенский кирпичный завод. Но перед поступлением Николай вдруг передумал и в возрасте 19 лет поступил в Киевский художественный институт. Николай тогда серьёзно увлёкся фотографией, а затем и кинематографом. Это и повлияло на его выбор. Через 2 года, в 1929 году, Николай Носов перевёлся в Московский институт кинематографии. В 1932 году он окончил его и до 1951 года работал постановщиком и режиссёром мультипликационных, научных и учебных фильмов[4]. Некоторые воспоминания о своём детстве Носов использовал в книге «Тайна на дне колодца» (см. напр.: Н. Носов. Собрание сочинений в 4-х томах, т. 4. М.: Детская литература, 1982 г.).