Родился 1 марта 1937 года в г. Москве. В 1959 году окончил экономический факультет Московского государственного университета (МГУ). С 1959 по 1961 год работал младшим научным сотрудником Научно-исследовательского института технико-экономических исследований Госкомитета СССР по химии (НИИТЭХИМ). С 1961 года был младшим, затем старшим научным сотрудником Научно-исследовательского экономического института (НИЭИ) Госплана СССР. С 1965 года - заведующий лабораторией в Центральном экономико-математическом институте (ЦЭМИ) АН СССР. В 1971 году защитил докторскую диссертацию. С 1972 года - профессор. Специалист по экономико-математическому моделированию; исследовал с этой точки зрения вопросы рыночного регулирования экономики - прежде всего через ценообразование. Автор большого числа публикаций по вопросам ценообразования, методологии оптимизации механизма функционирования экономики. Был одним из последовательных сторонников рынка и еще при Брежневе выдвигал предложения по реформированию экономики, за что неоднократно подвергался критике (вплоть до "разноса" в газете "Правда"). С 1981 по 1990 год - заместитель директора ЦЭМИ. В 1984 году был избран членом-корреспондентом АН СССР, действительный член Российской Академии наук (1990),  член Бюро отделения экономики РАН, директор Института проблем рынка РАН (1990), Почетный доктор ЦЭМИ РАН (2003), член научного совета Совбеза РФ, экспертно-консультационного совета Счетной палаты РФ, Российского союза промышленников и предпринимателей (работодателей), Объединенного научно-экспертного совета РАН и Правительства г. Москвы по устойчивому развитию и безопасности мегаполиса, московского а также Российско-Йеменского общества дружбы. Награжден орденом «Знак Почета».

Николай Яковлевич Петраков – известный в нашей стране и за рубежом учёный-экономист, специалист в области экономико-математического моделирования, методов и механизмов ценообразования и рыночного регулирования. Основная область его научных интересов – разработка рыночных механизмов управления народным хозяйством, а также моделирование процессов ценообразования, теории и методов реализации экономической политики в рыночных условиях хозяйствования. Н.Я. Петраков внёс крупный личный вклад в разработку основ рыночной системы функционирования экономики, в теорию измерения затрат и результатов в народном хозяйстве. В последние годы им получены новые важные результаты в области организации переходного процесса к преимущественно рыночной системе управления народным хозяйством. Эти разработки позволяют адекватно описывать реальные хозяйственные процессы, содержат фундаментальные теоретико-методологические выводы о путях развития экономической реформы в России. Он является одним из инициаторов и  разработчиков теоретических и  прикладных аспектов ценообразования и материально-финансовой сбалансированности экономики переходного периода к рынку, одним из и материально-финансовой сбалансированности экономики переходного периода к рынку, одним из основных разработчиков теории общей социально-экономической стабильности страны.

В 1990 г. Н.Я. Петраков работал помощником Генерального секретаря ЦК КПСС по экономическим вопросам, а затем помощником Президента СССР по экономике. В 1994 г. был избран депутатом Государственной Думы Федерального собрания РФ первого созыва, где проработал на постоянной основе до 1996 г. Н.Я. Петраков ведет активную преподавательскую деятельность. Он возглавляет кафедру проблем развития рыночной экономики Государственного университета управления и кафедру экономической политики философского факультета Московского университета им. М.В. Ломоносова, является профессором кафедры экономической теории Академии народного хозяйства им. Г.В. Плеханова.

Н.Я. Петраков – автор более 260 научных публикаций, в том числе десяти монографий. Многие из его работ получили международную известность. Он активно участвует в  подготовке научных кадров, более 30 лет ведет большую педагогическую работу. Подготовил более 25 кандидатов и докторов экономических наук. Является членом редколлегий журналов "Экономика и математические методы" и "Вопросы экономики".