Γεννήθηκε το 1936, στο ορεινό χωριό Ανώγεια Μυλοποτάμου Ρεθύμνου της Κρήτης από οικογένεια με μουσική παράδοση και πολλούς λυράρηδες. Στα πέντε του χρόνια, όταν οι Γερμανοί έκαψαν το χωριό του, ξεριζώθηκε από τον τόπο του μαζί με τους υπόλοιπους κατοίκους, οι οποίοι μεταφέρθηκαν σε χωριό της επαρχίας Μυλοποτάμου όπου παρέμειναν μέχρι και την απελευθέρωση της Κρήτης. Αδέλφια του είναι οι επίσης γνωστοί μουσικοί της κρητικής μουσικής ο Αντώνης Ξυλούρης (Ψαραντώνης) και ο Γιάννης Ξυλούρης (Ψαρογιάννης) .
Η λύρα
Σε νεαρή ακόμα ηλικία με τη βοήθεια του δασκάλου του κατάφερε να πείσει τον πατέρα του να του αγοράσει την πρώτη του λύρα και πολύ γρήγορα άρχισε να παίζει σε γάμους και πανηγύρια. Στα 17 του αποφάσισε να μετακομίσει στο Ηράκλειο και έπιασε δουλειά στο νυχτερινό κέντρο "Κάστρο". Τα πράγματα όμως δεν ήταν όπως τα περίμενε γιατί βρέθηκε αντιμέτωπος με τη "μόδα" της Ευρωπαϊκής μουσικής, κάτι τελείως ξένο για αυτόν. Τα έσοδα του μόλις και μετά βίας έφταναν να τον συντηρήσουν και πέρασε δύσκολες εποχές.
Επιστροφή στην Κρήτη
Γνώρισε την Ουρανία Μελαμπιανάκη, στις 21 Μαΐου του 1958 παντρεύτηκαν και τον ίδιο Σεπτέμβρη μετακόμισαν στο Ηράκλειο Κρήτης.
Σιγά σιγά οι Κρητικοί άρχισαν να τον στηρίζουν και να οργανώνουν γλέντια για να τον ακούν να παίζει. Έτσι άρχισε να γίνεται γνωστός και το Νοέμβριο του 1958 ηχογράφησε τον πρώτο του δίσκο με τίτλο "Μια μαυροφόρα που περνά". Ο δίσκος αγαπήθηκε από το κοινό κι έτσι ο Νίκος ηχογράφησε κι άλλα τραγούδια σε δίσκους των 45 στροφών. Το 1960 γεννήθηκε ο γιος του Γιώργος και το [1966 η κόρη του Ρηνιώ. Την χρονιά της γέννησης της κόρης του κέρδισε και το πρώτο βραβείο σε ένα φεστιβάλ μουσικής στο Σαν-Ρέμο παίζοντας με τη λύρα του ένα συρτάκι. Την επόμενη χρονιά άνοιξε στο Ηράκλειο το μουσικό κέντρο "Ερωτόκριτος" και πλέον δεν ανησυχεί για την επιβίωση του.
Η αναγνώριση του στην Αθήνα
Το 1969 ηχογράφησε με μεγάλη επιτυχία το δίσκο "Ανυφαντού" και λίγους μήνες αργότερα εμφανίστηκε και πάλι σε Αθηναϊκό μουσικό κέντρο. Οι καταστάσεις όμως πλέον είχαν ωριμάσει και ο κόσμος τον υποστήριζε περισσότερο. Έτσι μετακόμισε και πάλι στην Αθήνα. Γνώρισε τον ποιητή και σκηνοθέτη Ερρίκο Θαλασσινό ο οποίος αποφάσισε να τον συστήσει στο Γιάννη Μαρκόπουλο και έτσι ξεκίνησε μια λαμπρή συνεργασία με το δίσκο "Χρονικό" και τα "Ριζίτικα". Παράλληλα γνωρίστηκε με τον διευθυντή της δισκογραφικής εταιρίας COLUMBIA και έγιναν κουμπάροι.
Για το ποιος «ανακάλυψε» το Νίκο Ξυλούρη, τα λεγόμενα της συζύγου του κ. Ουρανίας Ξυλούρη όπως δημοσιεύτηκαν σε σχετικά αφιερώματα των περιοδικών «Δίφωνο» και «Μονογραφίες» είναι διαφορετική από αυτήν που συνήθως επικρατεί σε αρκετές βιογραφίες του Νίκου Ξυλούρη, ότι τον ανακάλυψε ο Ερρίκος Θαλασσινός και τον ανέδειξε ο Γιάννης Μαρκόπουλος. Η ανάδειξη του Ξυλούρη οφείλεται στο τραγούδι του «Ανυφαντού» και το πρόσωπο που τον ανακάλυψε και τον ανέδειξε ήταν ο διευθυντής της δισκογραφικής εταιρείας «Κολούμπια» Τάκης Λαμπρόπουλος, ο οποίος τον ηχογράφησε σε ένα γαμήλιο γλέντι στα Ανώγεια και έστειλε την κασέτα στον συνθέτη Σταύρο Ξαρχάκο ο οποίος ήταν τότε στο Παρίσι, προκειμένου να ακούσει τη φωνή του Ανωγειανού Λυράρη. Οι εφημερίδες της εποχής έγραψαν ότι ο Λαμπρόπουλος πήγε στην Κρήτη όπου ανακάλυψε μια σπουδαία και σημαντική φωνή. Από εκεί πληροφορήθηκε ο Γιάννης Μαρκόπουλος για το Νίκο Ξυλούρη και του πρότεινε τα τραγούδια του «Χρονικού».
Τα χρόνια της δικτατορίας
Το 1971 ξεκίνησε κοινές εμφανίσεις με το Γιάννη Μαρκόπουλο στη μπουάτ "Λήδρα" και η φωνή του έγινε σύμβολο της αντίστασης. Συνεργάστηκε στενά, εκείνα τα χρόνια, με τον Θρακιώτη τραγουδοποιό Θανάση Γκαϊφύλλια στις μπουάτ της Πλάκας και σε συναυλίες σε όλη την Ελλάδα.
Το καλοκαίρι του 1973 τραγούδησε στο θεατρικό έργο «Το μεγάλο μας τσίρκο» με πρωταγωνιστές τον Κώστα Καζάκο και τη Τζένη Καρέζη στο θέατρο "Αθήναιον".
Το τέλος
Ο Νίκος Ξυλούρης στην ακμή της καριέρας του αντιλήφθηκε ότι έχει καρκίνο και πιο συγκεκριμένα όγκο στον εγκέφαλο. Μετά από μεγάλο αγώνα, πολλαπλές εγχειρήσεις και αρκετή ταλαιπωρία έχασε τη μάχη στο Νοσοκομείο Πειραιώς στις 8 Φεβρουαρίου 1980 σε ηλικία μόλις 43 χρονών. Με τη φωνή και το ήθος του σημάδεψε τα χρόνια της χούντας, την αντίσταση σε αυτήν, αλλά και τα πρώτα χρόνια της μεταπολίτευσης. Όπως ο ίδιος έλεγε μετά τη μεταπολίτευση, αναφερόμενος στους ανθρώπους της μουσικής βιομηχανίας "εγώ τους ίδιους ανθρώπους έβλεπα να κανονίζουν επί χούντας, τους ίδιους βλέπω και τώρα". Είναι ενταφιασμένος στο πρώτο νεκροταφείο Αθηνών.