Putilovin isä oli vuoden 1812 sodan invalidi ja kohosi maan ylhäisaateistoon. Nikolai Putilov toimi valtionhallinnossa kollegineuvoksena ja myöhemmin hän sai todellisen valtioneuvoksen arvon. Kun Krimin sota lisäsi terästuotteiden kysyntää, Putilov siirtyi vuonna 1857 metalliteollisuuden yrittäjäksi. Hänen läheiset suhteensa keisarilliseen hoviin auttoivat yritystä saamaan valtiolta tilauksia, esimerkiksi tykkiveneitä. Vuonna 1868 hän osti Venäjän valtion rauta- ja teräsvalimon ja nimesi sen "Putilovskiksi", Putilovin tehtaiksi. Vuonna 1864 hän osallistui Obuhovin terästehtaan perustamiseen.