Родился 12 марта 1916 года в Москве. В 1937 году окончил Музыкальное училище при Московской консерватории по классу композиции Г. И. Литинского, в 1940 году — Московскую консерваторию по классу Н. Я. Мясковского (инструментовку изучал у Н. П. Ракова). Весной 1942 года был призван на срочную военную службу и одновременно учился в аспирантуре Московской консерватории у Мясковского (композиция) и В. А. Цуккермана (анализ музыкальных произведений).

С 1940 года выступал как пианист, с 1946 — как дирижёр с исполнением своих произведений. Живо откликался в прессе на события текущей музыкальной жизни. Автор статей о новых произведениях Н. Я. Мясковского, Д. Д. Шостаковича, Б. А. Чайковского, В. Лютославского, О. Мессиана и др., а также рецензии на первое русское издание «Трактата по инструментовке» Г. Берлиоза (в переводе С. П. Горчакова). Член редколлегии академического издания ПСС Н. А. Римского–Корсакова.

В 1942–59 годах преподавал в Московской консерватории, в 1954–93 — в ГМПИ (РАМ) им. Гнесиных. В 1943 года вёл в консерватории семинар по музыкальной литературе, был ассистентом Н. Я. Мясковского (композиция), с февраля по июль 1944 года — Д. Д. Шостаковича (инструментовка). Позднее проводил занятия по композиции и чтению партитур. Видел свою задачу в естественном развитии художественной натуры ученика. С. А. Губайдулина считала Пейко одним из наиболее талантливых педагогов по композиции, а самым большим и ценным его качеством — аналитическое дарование поразительно ясное, идущее от души «видение формы». Ученики Пейко вспоминают, что его школа — это суровая школа, которую не всякий выдерживает: предельная требовательность, строгость, даже какой–то скептицизм по отношению к каждому написанному звуку. Обычно это композиторы скромные, серьёзные, с углубленным, а не суетным отношением к жизни. Среди них (Московская консерватория и ГМПИ им. Гнесиных, всего свыше 40) — Е. Ботяров, А. Бузовкин, А. Журбин, Е. Птичкин, В. Пьянков, В. Суслин, Е. Туманян, В. Шуть и др. Член СК СССР (член секретариата). Сталинские премии (1947, за Первую симфонию; 1951, за «Молдавскую сюиту»).

Сочинения: оперы — «Айхылу» (по мотивам драмы С. Мифтахова, 1943, в соавторстве с М. М. Валеевым, 2-я редакция 1953, без соавтора), «Ночь царя Ивана» (по А. К. Толстому; 1982); балеты — «Весенние ветры» (по одноимённому роману К. Наджими, 1950, в соавторстве с З. В. Хабибуллиным), «Жанна д'Арк» (1953–56, 2-я редакция «Легенда о Жанне», 1979), «Берёзовая роща» (1964), «Абакаяда» (1982); для солистов, хора и оркестра — кантаты: «Строители грядущего» (на слова Н. А. Заболоцкого, 1952), «Пинежье», для контральто, тенора и струнного оркестра (по рассказам Ф. А. Абрамова из цикла «Трава–мурава», 1984), «Ночь царя Ивана», оратория (по мотивам произв. А. К. Толстого, 1968), «Дней давних бой» (к 600-летию Куликовской битвы, 1980); для оркестра — 8 симфоний (1946,1946–60,1957,1965,1969,1972,1977,1986), Симфониетта (1940), Концерт–симфония (1947), сюиты: «Из якутских легенд» (1940, 2-я редакция 1957), «Из русской старины» (1948, 2-я редакция 1963), Молдавская сюита (1950), Симфоническая баллада (1959), Каприччио для малого симфонического оркестра (1960); для скрипки с оркестром — Концертная фантазия на финские темы (1953), Вторая концертная фантазия (1964); инструментальные ансамбли — 3 струнных квартета (1963, 1965, 1976), фортепианный квинтет (1961), децимет (1971); для фортепиано — 2 сонаты (1950, 1975) и др.; для голоса с фортепиано — свыше 85 сочинений, 74 из которых объединены в 14 циклов, в том числе: «Сердце воина» (на слова советских поэтов, 1943), «Звуки ночи Гарлема» (на слова американских поэтов, 1946–65), 3 музыкальные картинки (на слова С. А. Есенина, 1960), «Лирический цикл» (на слова Г. Аполлинера, 1961), «Осенние пейзажи», триптих (на слова Н. А. Заболоцкого, 1976), «Свет василькового венка», для тенора и фортепиано (на слова В .В. Набокова, 1987) и др.; музыка к спектаклям драматического театра («Ярмарка тщеславия», «Любовь Яровая», «Мадам Бовари», «Ревизор»; Малый театр), к художественным научно–популярным, мультипликационным фильмам и радиопостановкам.

Умер 1 июля 1995 года в Москве.

Был одарён феноменальной памятью, горячим темпераментом и выдающимися музыкальными и аналитическими способностями, обладал глубокими познаниями в поэзии, литературе, истории культуры. Как композитор тяготел к крупным симфоническим сочинениям, камерно–инструментальной и вокальной музыке. Для творчества Пейко характерно мастерство и разнообразие формообразования, самобытность замысла и глубокое проникновение в поэтику фольклора (часто использовал старинную и современную русскую песню, песни народов разных стран). Исполнители сочинений Пейко —Л. Стоковский, А. В. Гаук, Е. Ф. Светланов, Г. Н. Рождественский, А. М. Жюрайтис, Э. Д. Грач, В. В. Третьяков, В. К. Мержанов, Д. А. Башкиров, А. Г. Бахчиев, А. Б. Любимов, В. А. Атлантов, Д. Д. Благой, А. В. Корнеев и мн. др.

Источник: Пейко Н. И. // Московская консерватория от истоков до наших дней. 1866–2006. Биографический энциклопедический словарь. — М. 2007. — С. 404, 405.

С. А. Губайдулина – первая выпускница Пейко в Московской консерватории:
«С Николаем Ивановичем у меня связаны самые яркие и глубокие жизненные впечатления. Говоря о нем как о моем учителе, не могу не затронуть два вопроса – проблему преподавания композиции и вопрос педагогической требовательности. Я считаю Николая Ивановича одним из самых талантливых педагогов по композиции. И вот почему. Ведь обучать сочинять студента невероятно сложное дело. Многие считают, что в обращении с молодыми талантами нужно быть крайне деликатным. Метод обращения выработан. Ну а как же научить сочинять? Здесь многие становятся в тупик, чувствуют себя скованными, беспомощными. По-моему, самое большое и ценное качество, каким может обладать педагог по композиции ¬– это аналитический дар. У Н. Пейко он особенный. Видение формы у Николая Ивановича поразительно ясное, живое, идущее от души. И это дает огромный стимул к творчеству. Не каждый педагог обладает такими аналитическими способностями. А Николай Иванович чувствует форму изнутри, оценочный момент исходит у него не только от разума, но и от сердца. Сама встреча с этим “ясновидением” была для меня откровением. Когда я училась у Николая Ивановича (1954–1959), у него еще не выработалась твердая система преподавания композиции. Как только я приходила к нему, он усаживал меня за рояль и проигрывал со мной в 4 руки симфонии Малера, Шостаковича, попутно анализируя и обсуждая сочинение… Я счастлива, что в годы моего студенчества это был сплошной поиск, эксперимент, так как эта творческая активность учителя зажигала и в нас ответную реакцию… А теперь о педагогической требовательности. Те, кто учились у Николая Ивановича, прекрасно знают, что его школа – это суровая школа, которую не всякий выдерживает. Предельная требовательность, строгость, даже какой-то скептицизм по отношению к каждому написанному звуку ¬– все это приносило ученикам моральную и даже физическую боль. Сама я на протяжении пяти лет очень страдала от его чрезмерной строгости. Высшей похвалой, которой я довольствовалась первые три года, было слово «приемлемо». Потом я услышала сказанную мимоходом фразу: «Это сочинение у Вас получилось». И она согревала мне душу последние два года. Теперь, через 20 лет, я благодарна за эту строгость, я понимаю, что это был осознанный метод, который полностью оправдал себя. Наблюдая за творческим ростом учеников Николая Ивановича, я замечаю, что всех их объединяет скромность. Композитор, закаленный в классе Николая Ивановича, выходил на самостоятельный путь с сознанием того, что его ожидает, прежде всего, труд. Ученики Николая Ивановича это, как правило, композиторы серьезные, с углубленным, а не суетным отношением к жизни. Все это посеял в них Николай Иванович. Я восхищаюсь его талантом педагога и композитора, считаю его человеком высокого ума и душевной чистоты…» .

Цит. по: Е.Л. Рыбакина «Н.И. Пейко. Очерк жизни и творчества». М., «СК» – 1980, с. 15–16

Ю. Б. Абдоков – профессор МГК, последний ученик и председатель комиссии по творческому наследию Н.И. Пейко – о своем учителе:
«Вспоминая о легендарной теперь уже строгости Пейко-педагога, замечу, что только ограниченный ум может усмотреть в манере профессора какую-то бессмысленную истязательность, неуважение к личности ученика или что-то в этом роде. Напротив, мера уважения Николая Ивановича к тому, кто приходил к нему с чистым сердцем, проявлялась в предельной честности и даже интимной доверительности. Все это, как известно, требует и от учителя и от ученика мужества и внутренней чистоты. Пейко очень ценил в учениках свойство, трудно выразимое в словах, которое я бы назвал способностью к благородному  риску. Прежде всего – это риск быть самим собой, риск противостояния стадности во всех ее проявлениях. Мне трудно представить себе кого бы то ни было, уходящим с урока Пейко опустошенным, без желания работать. Огорчаться сдержанностью в профессорских похвалах всем нам, бесспорно, приходилось, но сделало ли это нас хуже? В прямом и переносном смысле Пейко открывал миры для многих молодых людей, кто искал в музыке не богемных утешений, не карьерного роста и не только ремесленного совершенства, а чего-то большего.
О том, как Николай Иванович анализировал музыку, литературу, живопись – очень трудно говорить. Он обладал каким-то рентгеновским видением не только структуры художественного явления, но его скрытой онтологической сущности – того, что по своей природе почти неопределимо. Никакой многословности. Все суждения ясны и прозрачны. Анализ творчески как бы сливался с предметом анализа, а исследовательский инструментарий извлекался из самого произведения искусства, а не из мертвых, формальных методик и схем. Георгий Адамович где-то заметил, что разговор с Николаем Гумилевым о поэзии становился для собеседника величайшим наслаждением, ни с чем не сравнимым «пиршеством для ума» и стоит сожалеть, что у него не было своего Эккермана. Нечто подобное можно сказать и о Н.И. Пейко…»

Ю. Абдоков. «Николай Пейко. Штрихи к портрету». М., «Музыкальный журнал» – 2016, Март