Николай Ильич Миклуха приходился внуком герою Очакова, и родился в 1818 году в Стародубе. Он с отличием окончил Нежинский лицей.
Николай Миклуха был бедным малороссийским потомственным дворянином и у него не было достаточных средств на оплату дилижанса до Санкт-Петербурга. Но он не оставил мечту получить высшее образование в столице империи. Бедность вынудила пытливого и упорного лицеиста пешком отправится к своей цели. Он отлично выдержал экзамены в корпус (институт) путей сообщения. Николай в корпусе учился также отлично и в 1840 году окончил его блестяще (вторым по списку).
Одной из первых работ молодого инженера был проект по соединению Волги и Москвы-реки.
Существует легенда, что был момент, когда он был на грани голодной смерти и его спасла случайная встреча с А. К. Толстым, впоследствии выдающимся русским писателем, который являлся земляком Миклухи и помог ему выжить.
Венцом карьеры и главным делом жизни Н. И. Миклухи стало строительство первой в России магистральной железной дороги. Инженер работал на новгородских участках трассы, они считались самыми трудными. С работой он справлялся блестяще, опережая в темпах своих коллег. Возможно, этому способствовали гуманизм и демократизм Миклухи в отношениях с угнетёнными «работными людьми».
Он в 1844 году вступил в брак с Екатериной Семеновной Беккер. В отличие от своих коллег инженеров, Николай Ильич жил на строительстве (иногда даже в палатках) вместе со своей семьёй.
17 июля (5 июля по старому стилю) 1846 года у супругов родился второй сын, названный Николаем. Будущий учёный появился на свет в селе Языково-Рождественском Боровичского уезда, Новгородская губерния — туда перед родами привезли его мать, со строительства на пути из Санкт-Петербурга в Москву станции Угловка. Эти обстоятельства появления на свет путешественника Н. Н. Миклухо-Маклая стали поводом для семейных шуток о том, что появление на свет в таких походных условиях подтолкнуло его к странствиям.
С 1851 года Николай Ильич Миклуха, состоявший тогда в чине инженер-капитана был назначен на ответственный пост начальника главного в империи Николаевского (ныне Московского) вокзала в Петербурге. Эту должность он получил, показав себя выдающимся инженером-организатором во время строительства дороги. На этой должности он участвовал в открытии дороги отправкой августейшего поезда, в котором из Санкт-Петербурга в Москву отправились Николай I и его слуга, главноуправляющий путей сообщения граф П. А. Клейнмихель.
Он жил при вокзале — его квартира находилась в здании вокзала, также здесь располагались конторы служащих вокзала, управление железной дороги, жилые квартиры служащих, императорские помещения.
В Санкт-Петербурге он прожил недолго: С 1856 года он был уволен с должности и едва не арестован за то, что, желая облегчить судьбу Тараса Шевченко, отправил ему в ссылку 150 рублей денег. После этого Николай Ильич прожил недолго: он подорвал своё здоровье на прокладке стальной магистрали по болотам Новгородчины и в январе 1858 года, в возрасте сорока лет он заболел чахоткой и скончался.
Супруга покойного, Е. С. Беккер сумела дать всем пятерым детям высшее образование.
Далёкие предки Миклухи были из запорожских казаков. Когда Богдан Хмельницкий поднял в 1648 году Украину на войну с поляками, Миклухи одними из первых встали под знамёна гетмана. Они храбро бились рядом с Богданом, и в известной битве под Жёлтыми Водами, отличился казак из Стародубского полка по фамилии Миклуха, которого звали Грицко.
Как гласит старинное фамильное предание Миклухо-Маклаев, дошедшее до наших дней, Грицко взял в плен шотландского дворянина Майкла Мак-Лая, по бедности нанявшегося в польское войско. Мак-Лай прижился в семье Миклух и позже породнился с ними, женившись на сестре Грицко Ганне. Для того чтобы сыграть свадьбу, Майклу пришлось принять православие. Из соединения двух фамилий возникла новая — Миклухо-Маклаи. Но казаки по-прежнему продолжали именоваться просто Миклухами и только во второй половине XIX века Николай Николаевич Миклуха (сын начальника вокзала), будучи студентом за границей, вернул фамилии полное написание — Миклухо-Маклай.
Несмотря на то, что они породнились с шотландским рыцарем, Миклухи и в XVIII веке оставались рядовыми казаками. В конце века один из Миклух, Степан, участвовал в русско-турецкой войне 1787—1792 годов. Отличился он при взятии войсками под руководством А. В. Суворова сильнейшей турецкой крепости Очаков. Степан первый взобрался на стену и водрузил там знамя, и за свой подвиг получил чин хорунжего, и вскоре был пожалован от П. С. Потёмкина дворянством и материально-правовое положение несколько изменилось. Правда, дворянство не прибавило особого богатства в семье Миклух, они по-прежнему оставалась небогатыми. Только обзавелись новым хутором под Стародубом.