Басов родился в городе Усмань (ныне городе Липецкой области). Отец — Геннадий Фёдорович Басов. В 1927 году семья переехала из Усмани в Воронеж. Член ВЛКСМ с 1936 по 1950. В 1941 годуБасов окончил в Воронеже среднюю школу, был призван на военную службу и направлен в Куйбышевскую медицинскую академию. В 1943 году получил квалификацию фельдшера и направлен в действующую армию, служил на 1-м Украинском фронте.

После войны Басов поступил в МИФИ, защитил диплом в 1950 году. С 1948 года он работал лаборантом вФизическом институте имени Лебедева АН СССР (ФИАН), где и продолжил работу после получения диплома под руководством М.А. Леонтовича и А. М. Прохорова. В 1953 году Басов защитил кандидатскую, а в 1956 году — докторскую диссертацию.

В 1958—1972 годах Басов являлся заместителем директора ФИАН, а с 1973 по 1989 годы был директором этого института. Здесь в 1963 году он организовал Лабораторию квантовой радиофизики, которую возглавлял до своей смерти. В 1962 году Басов был избран членом-корреспондентом АН СССР, а в 1966 году — академиком АН СССР, впоследствии избирался в президиум Академии наук (член президиума АН СССР с 1967 по 1990 год, РАН с 1991).

Басов был главным редактором журналов «Наука», «Квант», «Квантовая электроника», «Природа», в 1978—1990 годах являлся председателем правления Всесоюзного просветительского общества «Знание», был сменён на этом посту К. В. Фроловым.

Научная деятельность

Работы Басова посвящены квантовой электронике и её применениям. Вместе с А. М. Прохоровым он установил принцип усиления и генерации электромагнитного излучения квантовыми системами, что позволило в 1954 году создать первый квантовый генератор (мазер) на пучке молекул аммиака. В следующем году была предложена трёхуровневая схема создания инверсной населённости уровней, нашедшая широкое применение в мазерах и лазерах. Эти работы (а также исследования американского физика Ч. Таунса) легли в основу нового направления в физике — квантовой электроники. За разработку нового принципа генерации и усиления радиоволн (создание молекулярных генераторов и усилителей) Н. Г. Басов и А. М. Прохоров в 1959 году были награждены Ленинской премией, а в 1964 году им совместно с Ч. Х. Таунсом за «фундаментальные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию генераторов и усилителей на лазерно-мазерном принципе», была присуждена Нобелевская премия по физике.

Совместно с Ю. М. Поповым и Б. М. Вулом Басов предложил идею создания различных типов полупроводниковых лазеров: в 1962 году был создан первыйинжекционный лазер, затем лазеры, возбуждаемые электронным пучком, а в 1964 году — полупроводниковые лазеры с оптической накачкой. Басов также провёл исследования по мощным газовым и химическим лазерам, под его руководством были созданы фторводородный и йодный лазеры, а затемэксимерный лазер.

Ряд работ Басова посвящён вопросам распространения и взаимодействия мощных лазерных импульсов с веществом. Ему принадлежит идея использования лазеров для управляемого термоядерного синтеза (1961), он предложил методы лазерного нагрева плазмы, проанализировал процессы стимулированияхимических реакций лазерным излучением.

Басов разработал физические основы создания квантовых стандартов частоты, выдвинул идеи новых применений лазеров в оптоэлектронике (таких, как создание оптических логических элементов), выступал инициатором многих исследований по нелинейной оптике.