Николай Двигубский родился в 1936 г. в Париже в семье эмигрантов из России. Его родители бежали оттуда после революции 1917 г. Его мать, как и многие дворянки, уехавшие тогда во Францию, занималась шитьем одежды на заказ. В числе ее клиенток была даже Марлен Дитрих. На самом деле родным отцом Николая был Лев Бирюков – от Двигубского мать ушла из-за его измен, но официально не оформила развод, поэтому сын получил его фамилию. Во многих источниках указано, что Николай состоял в родстве с Мариной Влади – приходился ей двоюродным братом. Но сама она по этому поводу говорила: «Наши корни с ним из России, его – из Краснодарской губернии, мои – из Курской. А во Франции мы жили в одном квартале, может, поэтому думают, что родные?».
В Париже Двигубский окончил Национальную высшую школу изящных искусств. Спустя 3 года после смерти Сталина его родители решили вернуться на родину. В 1956 г. Николай вместе с ними переехал в СССР, где окончил ВГИК по специальности «художник-постановщик». Поначалу бытовые условия жизни в СССР шокировали семью – их поселили в коммуналке, и соседи с ними не церемонились. Мать Николая продолжала работать портнихой, и после того, как ее клиентками стали жены партийных деятелей и киноактрисы, семья получила отдельную двухкомнатную квартиру.
Во время учебы во ВГИКе Николай познакомился и подружился с Андроном Кончаловским, и он позже работал в качестве художника-постановщика в его фильмах, а также у Андрея Тарковского и Глеба Панфилова. Так случилось, что Николай Двигубский действительно женился на тех женщинах, которых в свое время связывали романтические отношения с Кончаловским. Дочь художника Екатерина объясняла это тем, что он настолько любил своего друга, что и на женщин будто смотрел его глазами.
Первой женой Двигубского стала актриса Жанна Болотова. Они познакомились на вечеринке у Кончаловского, и вскоре художник сделал ей предложение. На тот момент ее короткий роман с режиссером уже подошел к концу. Правда, этот брак просуществовал недолго – меньше года. Во время съемок фильма «Дворянское гнездо», над которым друзья работали совместно, у Кончаловского случился роман с исполнительницей главной роли Ириной Купченко. И снова ситуация повторилась: когда их роман закончился, Двигубский сделал ей предложение. И этот брак тоже вскоре распался.
Третьей женой художника стала Наталья Аринбасарова – бывшая жена Андрона Кончаловского. С ней Двигубский прожил 10 лет, и в этом браке родилась их дочь Екатерина, которая впоследствии стала кинорежиссером. По ее словам, отец был настоящим интеллектуалом, очень замкнутым, самодостаточным и немногословным человеком, который даже с близкими людьми крайне редко делился своими переживаниями, с чем были связаны многочисленные загадки его биографии.
Екатерина Двигубская рассказывала, что она росла абсолютно счастливым ребенком – до тех пор, пока ее родители не развелись. На тот момент ей было всего 6 лет. Наталья Аринбасарова была вынуждена много работать, чтобы прокормить двоих детей – дочь и сына от первого брака Егора. Сидеть с Екатериной было некому, и матери пришлось отдать ее на 2 года в интернат, чего девочка не могла простить матери, пока не повзрослела. А Николай Двигубский после развода в 1980 г. решил вернуться во Францию, где женился в четвертый раз. Долгое время общаться с отцом дочь могла только по телефону, а увиделись они только через 7 лет, когда началась перестройка. Благодаря отцу Екатерина выучила французский язык, побывала во всех музеях Парижа и прекрасно разбиралась в живописи.
Наталья Аринбасарова позже рассказывала: «С Колей прожили 10 лет, Егор называл его папой, так как Андрея он видел нечасто, тот был очень занят съемками новых фильмов в Америке… Потом Коля захотел вернуться на свою родину – во Францию, звал меня с собой. Но я не могла рисковать – у меня почти все родственники были партийные, в то время мой переезд мог для них иметь очень серьезные последствия. В итоге Николай уехал к другой женщине в Нормандию. Отпустила его со спокойной душой. Честно признаться, мне было с ним непросто в бытовом плане: он думал о высоком, а не о том, как прокормить семью, поэтому все финансовое бремя лежало на моих плечах».
В октябре 2008 г. всех близких художника потрясло известие о его самоубийстве. Он дождался, пока его жена Франсуаза ушла из дома по делам, включил музыку Рахманинова и пустил себе пулю в сердце. Перед смертью он написал свою последнюю картину – очень странный автопортрет: на первый взгляд, это выглядело как светлое пятно на темном фоне, а приглядевшись, в нем можно было различить черты его лица, словно растворяющегося и исчезающего в темноте. Наталья Аринбасарова говорила: «Самоубийство для всех стало шоком, он не пил, во Франции был востребован как художник-постановщик спектаклей. Что его побудило к такому поступку, непонятно. Дочка летала на его похороны, я не смогла...».
Причины самоубийства Двигубского до сих пор остаются для его близких необъяснимой загадкой. В последние годы он страдал от онкологического заболевания, но ему удалось побороть болезнь. Он жил в замке в Нормандии и никому не говорил о том, что несчастен – во Франции он оставался востребованным художником, создал много эскизов к театральным постановкам зарубежных режиссеров.
Екатерина Двигубская так объясняла возможные мотивы его поступка: «Папа – превосходный художник, но в какой-то момент застрял в натюрмортах, которые были божественны с точки зрения техники, но по содержанию, на мой взгляд, тесноваты для папы. Зато под конец жизни писал такие полотна, глядя на которые я плакала: мать и дитя, покаяние, крик от боли… Папа сам загнал себя в адское страдание. Видимо, только сам себя внутренне сжирая, человек может создавать такие вещи… А еще папа не хотел стареть. Он был слишком гусаром, слишком красивым и боялся быть немощным. Видимо, подумал, что 70 лет – самое время уходить… Я много думала о папе, почему так все у него вышло... Он был вечным своим среди чужих и чужим среди своих. Среди русских папа казался слишком французом, а во Франции, при том, что воспитание и образование он получал главным образом в этой стране, продолжал оставаться русским сыном русских эмигрантов».