Николай Гольц с 7 лет учился в Петербургском театральном училище у педагогов Я. Люстиха и Ш. Дидло, причем стал любимым учеником Дидло, а позже и его сподвижником, постоянным исполнителем основных партий в его постановках. Дидло о нём писал: «Полезный в танцах, будучи единственным в благородной пантомиме, превосходный в характерных танцах».
В возрасте 9 лет впервые вышел на профессиональную сцену в танце соло.
«История русского балета» информирует, что ещё в годы ученичества он обратил на себя внимание своими способностями: «Из мужского состава труппы выделялся Николай Осипович Гольц (1800—1880). Богато одаренный, он уже в школе вызывал удивление педагогов. Редкая трудоспособность позволила Гольцу одновременно специализироваться в самых разнообразных отраслях сценического искусства. К моменту его выпуска руководители драмы, оперы, балета и оркестра настаивали на определении Гольца каждый в свой коллектив. Ввиду невозможности достигнуть соглашения вопрос был передан на рассмотрение министра, после чего Гольца назначили в балетную труппу на партии первого танцовщика. Он полностью оправдал возложенные на него надежды и работал в петербургской балетной труппе 73 года (считая пребывание в школе), последовательно занимая амплуа классического, затем характерного танцовщика, а потом мимического актёра».
После учёбы в 1822 году был принят солистом в Петербургскую балетную труппу структуры российских императорских театров, дебютировав на сцене Петербургского Большого Каменного театра в балете Дидло «Кавказский пленник, или Тень невесты» с музыкой Кавоса. На сценах в этой труппе он создал множество разносторонних балетных образов, исполнил много танцевальных дивертисментов и сам поставил несколько танцев.
Первоначально исполнял виртуозные партии, постепенно переходя на драматические, где наибоее полно раскрылось его дарование. С конца 1840-х гг. выступал только в мимических ролях.
Энциклопедия балета: «Гольц стал ведущим романтическим танцовщиком, органически вошёл в психологически сложные балеты Ж. Перро, создал драматические роли в балетах М. И. Петипа. Будучи виртуозным классическим танцовщиком, он прославился также исполнением мазурки и „Русской“, был прекрасным исполнителем партий „королей“ и „благородных отцов“, создателем комедийных и гротесковых ролей»
В 1845 году он побывал в Париже, эта поездка оказалась незабываемой для всей России — танцор привез из Франции новый модный танец — польку; он поставил его на сцене, а потом распространил в великосветском петербургском обществе, и высший аристократический свет в скором времени затенцевал польку на балах и в салонах.
Н.Гольц поставил в качестве балетмейстера несколько концертных номеров и танцевальных сцен в операх:
В течение 1845—1871 гг., одновременно с работой на сцене, преподавал бальные и характерные танцы в Петербургском театральном училище; кроме того обучал бальным танцам в различных учебных заведениях и частным образом (среди учеников — Глинка).
Сценическая деятельность Николая Гольца продолжалась 58 лет. (Энциклопедия балета называет 72 года, учитывая время учёбы, когда он уже начал выходить на сцену). Столь огромный срок сделал его свидетелем и участником разных балетных форм и реформ времени. С его именем связана история русского балета 19 столетия. Биографический словарь называет его «дедушка Гольц», который представлял собою живую летопись русского балета.
В 1872 г. на сцене императорского театра торжественно справлялся полувековой юбилей Николая Осиповича Гольца. И в его честь вышла брошюра «В память 50-летия сценической деятельности артиста балетной труппы Николая Осиповича Гольца. 1822—1872», СПБ, 1872.
Ему довелось работать с 16 разными балетмейстерами, среди которых были крупнейшие мировые хореографы: Шарль Дидло, А. Блаш, Ф. Тальони, Жюль Перро, Артур Сен-Леон, Мариус Петипа.
Являлся партнёром 50 прославленных балерин, среди которых: А. И. Истомина, Е. И. Колосова, М. Тальони, Ф. Эльслер, Е. И. Андреянова, Е. А. Телешева, Т. П. Смирнова, К. Гризи, Е. О. Вазем, Е. П. Соколова.
Только в партнерстве с Марией Тальони, прибывшей в Санкт-Петербург на императорскую сцену в 1837 г., танцевал более 200 раз.
Исполнил главные роли в 73 балетах, а всего выступил более чем в 80 ролях, во многих партиях являлся самым первым исполнителем: