Родился 15 марта 1949 в селе Новоалександровка Болотнинского района Новосибирской области, русский.
В 1967 поступил в Новосибирский институт инженеров железнодорожного транспорта, окончив его в 1972, в 1990 окончил Академию народного хозяйства СМ СССР.
До поступления в институт в 1966-67 работал слесарем-сборщиком Новосибирского авиазавода.
После окончания института работал на Восточно-Сибирской железной дороге: в 1972-73 - дежурным по станции Вихоревка, в 1973-74 дежурным по станции Нижнеудинская, в 1974-75 - начальником станции Азей, в 1975-78 - начальником станции Нижнеудинская.
В 1978 году перешел на работу на Юго-Восточную железную дорогу. В 1978-79 - заместитель начальника станции Отрожка (г.Воронеж) Юго-Восточной железной дороги, в 1979-80 - заместитель начальника отдела движения Воронежского отделения дороги, в 1980-84 - начальник отдела движения - заместитель начальника Воронежского отделения Юго-Восточной железной дороги.
В 1984 был назначен на должность заместителя начальника Мурманского отделения Октябрьской железной дороги.
В 1985-86 - начальник Ленинград-Финляндского отделения Октябрьской железной дороги.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});В 1986-91 - заместитель начальника Октябрьской железной дороги, в 1991-92 - главный экономист - заместитель начальника дороги.
В 1992 был назначен первым заместителем начальника Октябрьской железной дороги.
В 1994-96 - заместитель Министра путей сообщения РФ, в 1996-97 первый заместитель Министра путей сообщения РФ.
14 апреля 1997 назначен Министром путей сообщения РФ, сменив на этой должности Александра Зайцева.
12 мая 1999 г. указом Президента РФ № 579 назначен Первым заместителем Председателя Правительства Российской Федерации.
10 января 2000 г. указом исполняющего обязанности Президента России Владимира Путина Николай Аксененко освобожден от должности первого заместителя Председателя Правительства РФ и назначен Министром путей сообщения РФ.
Занимал эту должность до января 2002 года. Награжден орденом "За заслуги перед Отечеством".
Скончался 20 июля 2005 года после продолжительной болезни.
Женат, имеет двоих детей.