Микола Степанович Вінграновський народився 7 листопада 1936 в м. Первомайськ Миколаївської області в районі «Птахокомбінат». В школі № 17 Первомайська він здобув середню освіту. Навчався на акторському відділі Київського інституту театрального мистецтва. За два тижні від початку занять ставного, показного українця-степовика прослухав О. Довженко (майстрові «було дозволено» сформувати власний курс у кіноакадемії) і забрав його до себе в Москву навчатися у ВДІКу. Через рік учителя не стало, але прилучення до його світу позначилося на всій творчій долі М. Вінграновського. Ще студентом зіграв головну роль рядового солдата Івана Орлюка у художньому фільмі «Повість полум’яних літ» (1961), автором якого був Олександр Довженко. За краще виконання чоловічої ролі Микола Вінграновський отримав золоту медаль кінофестивалю в Лос-Анджелесі. До Києва дипломований кінорежисер повернувся з Москви знаменитим, про що розповідає в есеї «Хто і що для мене незалежність України», і в повісті «Пересадка». Проте Вінграносвького, який почав працювати на кіностудії ім. О. Довженка зустріли неприхильно. Написаний ним сценарій «Світ без війни» (1960) так і залишився тільки сценарієм. Миколі Вінграновському вдалося відзняти художні стрічки на кіностудії О. Довженка: «Дочка Стратіона» (1964), «Ескадра повертає на захід» (1966), «Берег надії» (1967), де він зіграв також роль Вацлава Купки, «Дума про Британку» (1970) — роль Несвятипаски, «Тихі береги» (1973), «Климко» (1984), документальні фільми «Слово про Андрія Малишка» (1983), «Щоденники О. П. Довженка» (у співавторстві з Леонідом Осикою), «Щоденник. Довженко. 1941-1945» (1993), «Чигирин — столиця гетьмана Богдана Хмельницького» (1993), «Батурин — столиця гетьмана Івана Мазепи» (1994), «Галич — столиця князя Данила Галицького» (1995), «Гетьман Сагайдачний» (1999). Дебютував Микола Вінграновський добіркою поезій у журналі «Дніпро» (ч. 2, 1957), відтак — у «Жовтні» (нині «Дзвін») (ч. 8, 1958), «Вітчизні» (ч. 5, 1960) і «Прапорі» (нині «Березіль») (ч. 8, 1960). Публікація в «Літературній газеті» від 7 квітня 1961 р. «З книги першої, ще не виданої» містила дванадцять поезій. Перша збірка «Атомні прелюди» побачила світ 1962 року, разом зі збірками «Тиша і грім» Василя Симоненка і «Соняшник» Івана Драча. В «Атомних прелюдах» вивільнялася величезна духовна енергія особистості, зникла розмежованість громадянського й особистого, історичного й сучасного. Цього митця називають першим з-поміж рівних у плеяді шістдесятників, хоча сам він себе не зараховував до цього покоління. 1967 р. побачила світ друга поетична збірка «Сто поезій». Щоправда, завдяки старанням цензорів в остаточному варіанті поезій залишилося 99… У 1971 році вийшла збірка «Поезії», у 1978 — «На срібнім березі». Між цим були зйомки фільмів, написання прозових творів, сценаріїв. У цей же період поет багато працює над дитячими творами. Ще на початку шістдесятих років у журналі «Ранок» з’явилися оповідання «Бинь-бинь-бинь» і «Чорти». Тоді ж були надруковані і його перші вірші для дітей, які увійшли в окрему збірку «Андрійко-говорійко», а трохи пізніше побачили світ такі оригінальні книжки поезій: «Мак», «Літній ранок», «Літній вечір» та інші. У 1982 р. побачила світ збірка «Київ», згодом — «Вибране» (1986), передмову до якого написав Іван Дзюба.
Двома роками раніше Миколі Вінграновському присуджено Державну премію України ім. Тараса Шевченка за твори для дітей, зокрема й прозові — повісті «Сіроманець», «Первінка» та інші. Також він є автором книжок-віршів: «Губами теплими і оком золотим», «Цю жінку я люблю»; повістей: «У глибині дощів», «Літо на Десні»; роману «Северин Наливайко». Найповніше видання доробку — «Вибрані твори в трьох томах» (2004). Постановник десяти художніх та документальних фільмів. Нa відміну від багатьох шістдесятників, які з кінця 80-х років минулого століття захопилися політикою та пошуком керівних посад, Вінграновський зберіг вірність творчому покликанню. Єдиною керівною посадою (і то неоплачуваною), було головування від 1989 по 1993 рік в українському відді­ленні ПЕН-клубу.
Помер 26 травня 2004 року в Києві внаслідок тяжкої хвороби, похований на Байковому кладовищі.