Ο Νικόλαος Γ. Παπαϊωάννου κατάγεται από τα Τρίκαλα Θεσσαλίας και ολοκλήρωσε την πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση στην Αθήνα. Σπούδασε στην Κτηνιατρική Σχολή του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης, από όπου αποφοίτησε με βαθμό «Λίαν Καλώς 8,2». Στη συνέχεια ξεκίνησε την εκπόνηση διδακτορικής διατριβής, την οποία υποστήριξε το 1991 με βαθμό «Άριστα».
Το 1995 εκλέχτηκε Λέκτορας στο Εργαστήριο Παθολογικής Ανατομικής του Τμήματος Κτηνιατρικής. Έκτοτε, διήνυσε όλες τις βαθμίδες της ακαδημαϊκής ιεραρχίας και το 2012 εκλέχτηκε καθηγητής πρώτης βαθμίδας. Από το 2013 έως σήμερα είναι Διευθυντής του Εργαστηρίου Παθολογικής Ανατομικής, ενώ, από το 1-9-2017 έως 31-8-2019, Πρόεδρος του Τμήματος Κτηνιατρικής και αναπληρωτής Κοσμήτορας της Σχολής Επιστημών Υγείας του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης.
Στις 11 Ιουνίου 2019 εξελέγη Πρύτανης του Α.Π.Θ., αναλαμβάνοντας καθήκοντα από την 1η Σεπτεμβρίου του ίδιου έτους.
Έχει διατελέσει μέλος πολλών επιτροπών τόσο του Τμήματος Κτηνιατρικής όσο και του Α.Π.Θ., καθώς επίσης, και μέλος του Δ.Σ. του ΔΟΑΤΑΠ (2013-2017), Πρόεδρος του Δ.Σ. του Εθνικού Οργανισμού Διαπίστευσης Ποιότητας (Ε.ΣΥ.Δ.), ενώ από το 2015 είναι Πρόεδρος του Δ.Σ. της Ελληνικής Κτηνιατρικής Εταιρείας.
Έχει μετεκπαιδευθεί στα Εργαστήρια Παθολογικής Ανατομικής των Κτηνιατρικών Σχολών της Ζυρίχης, Ουτρέχτης και Wisconsin των Ηνωμένων Πολιτειών Αμερικής, ενώ συνεχίζει την επιστημονική-ερευνητική δραστηριότητα με συναδέλφους των εργαστηρίων αυτών.
Το εκπαιδευτικό του έργο σχετίζεται με το αντικείμενο της Παθολογικής Ανατομικής, ενώ το επιστημονικό-ερευνητικό του έργο εστιάζεται στην ιστοπαθολογική και ανοσοϊστοπαθολογική μελέτη των αλλοιώσεων νοσημάτων με έμφαση στην νευροπαθολογία, με ιδιαίτερη ενασχόληση την μελέτη της παθογένειας της γνωστικής δυσλειτουργίας.

Είναι μέλος ελληνικών και διεθνών επιστημονικών εταιρειών:

• Τακτικό μέλος της Ελληνικής Κτηνιατρικής Ακαδημίας
• Μέλος της Ελληνικής Κτηνιατρικής Εταιρείας
• Μέλος του Γεωτεχνικού Επιμελητηρίου
• Μέλος του Πανελλήνιου Κτηνιατρικού Συλλόγου
• Μέλος της Ελληνικής Εταιρείας Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας
• Μέλος της Ελληνικής Εταιρείας Alzheimer
• Μέλος της Deutsche Veterinärmedizinische Gesellschaft
• Μέλος της Ευρωπαϊκής Εταιρείας Κτηνιάτρων Παθολογοανατόμων (European Society of Veterinary Pathology-ESVP)
• Μέλος του Charles Lois Davis, D.V.M. Foundation (for the Advancement of Veterinary and Comparative Pathology) καθώς και κριτής ελληνικών και έγκριτων διεθνών επιστημονικών περιοδικών.

Έχει επιβλέψει τέσσερεις (4) διδακτορικές διατριβές, σε εννέα (9) ήταν μέλος των τριμελών Συμβουλευτικών Επιτροπών και σε εικοσιπέντε (25) μέλος εξεταστικών επιτροπών διδακτορικών διατριβών τόσο της ημεδαπής όσο και αλλοδαπής. Σε μεταδιδακτορικό επίπεδο, έχει συνεργαστεί και επιβλέψει επιστήμονες του εξωτερικού που επισκέφθηκαν το Εργαστήριο Παθολογικής Ανατομικής στη Θεσσαλονίκη, σε θέματα της εξειδίκευσής του. Έχει συμμετάσχει/συμμετέχει ως επιστημονικά υπεύθυνος ή μέλος ερευνητικής ομάδας σε εικοσιένα (21) ανταγωνιστικά ερευνητικά εθνικά και ευρωπαϊκά προγράμματα. Έχει λάβει μέρος ως ομιλητής ή προσκεκλημένος ομιλητής σε ογδόντα (82) εθνικά και διεθνή συνέδρια ενώ είναι πρόεδρος της οργανωτικής επιτροπής του 34ου Συνεδρίου της Ευρωπαϊκής Εταιρείας Κτηνιάτρων Παθολογοανατόμων (ESVP), που θα διεξαχθεί το 2021 στην Αθήνα. Έχει δημοσιεύσει μόνος ή σε συνεργασία με άλλους ερευνητές εκατόν ενενήντα έξι (196) επιστημονικές εργασίες σε έγκριτα περιοδικά της ημεδαπής και αλλοδαπής με συνολικό δείκτη επιρροής 216, h-index 21 και i-10 index 43. Το έργο του μέχρι σήμερα έχει τύχει 1995 αναφορών από άλλους ερευνητές.