Николай Дмитриевич Белоусов родился 20 февраля 1904 года. Он был шестым ребенком в многодетной семье столоначальника Казенной палаты города Пензы. В 1914 году его отец скончался, и для того, чтобы прокормить себя и младших братьев Коля в возрасте одиннадцати лет был вынужден сам начать зарабатывать на жизнь. Он работал откатчиком вагонеток на кирпичном заводе, был разнорабочим, брался за любую работу. После Октябрьской революции у него появился шанс получить образование в вечерней школе рабочей молодежи, чем он и воспользовался, одновременно обучаясь в Пензенской Художественной мастерской у И.С. Горюшкина-Сорокопудова по классу живописи. Аттестат о среднем образовании он получил в 22 года, после чего, в 1926 году, сразу был призван в ряды РККа и последующие два года служил в Ленинакане в 7 Артиллерийском полку 3-й Кавказской стрелковой дивизии.

 После демобилизации 1928 году Николай переезжает в Ленинград и устраивается работать фрезеровщиком на Металлический завод, одновременно готовясь к поступлению в Ленинградскую Академию Художеств на Архитектурный факультет, куда он и поступил по конкурсу осенью 1929. Дальше были пять лет интенсивной учебы, совмещенной с работой над различными проектами, в частности, на третьем курсе он принял участие в проектировании соцгородка Тракторного завода в Сталинграде на 127 тысяч человек. В 1934 году, в возрасте 30 лет, Николая Дмитриевич получил диплом о высшем образовании, и осенью того же года был зачислен по конкурсу в Институт аспирантуры Академии архитектуры СССР в Москве. После окончания аспирантуры в 1937 году он был приглашен на должность научного сотрудника в Музей Архитектуры. Это был период нашей истории, когда выдающиеся памятники отечественной архитектуры сносились, уничтожались, ровнялись с землей. Музей Архитектуры выдел свою задачу в том, что, если не сохранить, то хотя бы научно описать и зафиксировать архитектурные шедевры, находящиеся под угрозой уничтожения. Николай Дмитриевич предложил и рассчитал метод обмера памятников при помощи фотографии и принял участие в работе над архитектурным обмером собора Василия Блаженного. В дальнейшем он был занят разработкой реставрационных предложений по Дмитровскому собору во Владимире, построенном в XII веке Всеволодом Большое Гнездо. Призыв в армию в 1939 году для участия в Советско-Финской войне оторвал его от этой работы. Он вернулся домой в осенью 1940, но меньше, чем через год, летом 1941 он вернулся в ряды Красной Армии.

6 ноября 1941 года группа из пяти бойцов под командованием Николая Дмитриевича Белоусова получил задание заминировать мост через реку Жиздра.  Выполнив минирование, группа была внезапно атакована превосходящим по численности отрядом немецких автоматчиков. Вступив в неравный бой с противником, наши бойцы сумели продержаться до прихода подкрепления. Смертельно раненый командир был вынесен товарищами с поля боя. Николай Дмитриевич был похоронен в деревне Клинцы, Тихвинского района, Ленинградской области.