Николаос Кесанлис е роден в Солун през 1930 г. Учи живопис в Атинското училище за изящни изкуства при Янис Моралис от 1950 г. до 1955 г., като по същото време работи като асистент на Янис Спиропулос и Никос Николау. Творбите му от този период са пример за влиянието, което кубизмът, тогава основната модерна академична естетика, оказва върху творчеството му. Получава стипендия от Италианския институт в Атина и през 1955 г. се премества в Рим, за да учи реставрация в Централния институт за реставрация (Instituto Centrale del Restauro). Там работи като консерватор за Църквата на отшелниците в Падуа в контекста на реставрацията на стенописите ѝ. В Италия той създава Gruppo Sigma заедно с Янис Гаитис, Димитрис Контос, Власис Каниарис и Костас Цоклис.
След като доказва художествените си познания, през 1981 г. е избран за професор в Атинското училище за изящни изкуства, а в началото на следващата година се установява за постоянно в Атина. До 1996 г. е и ректор на училището.
Неспокоен художник, който не спира да експериментира с техники и методи, той успява да надскочи традиционните живописни материали и през цялата си кариера се намира в челните редици на авангарда. От по-конвенционалните посткубистични композиции той преминава към неформалното изкуство, абстрактния експресионизъм, след това към механичното изкуство и накрая към фотомеханичните си творби, създадени върху сенситивизиран плат или цимент, с които името му се свързва днес.
1961 г. бележи завой към най-съвременното за Кесанлис. През тази година той се установява в Париж, където установява тесни връзки с групата за изкуство Nouveaux Realistes и нейния теоретик Пиер Рестани. През този период той се запознава с използването на намерени предмети (objets trouvés) и платове, което води до създаването на серията му Gestures. Пет години по-късно фотомеханичната му техника е развита и усъвършенствана в серията Reformations. От този момент нататък той поддържа равновесието между живописта (към която се връща през 90-те години) и механичните си наклонности.
Той излага творби още през 1952 г., след което показва три творби в Панхеленио. Първата му самостоятелна изложба е през 1957 г. в галерия „Обелиско“ в Рим. Оттогава насам най-значимите му изложби са: Венецианското биенале (1958 г., 1976 г., 1988 г.), Биеналето в Сао Пауло (1961 г., 1963 г.), Парижкото биенале на младите художници (1963 г., 1965 г.), Никос Кесанлис (ретроспективна изложба 1955—1997 г.), Македонския музей за съвременно изкуство, Солун (1997 г.), Атинското биенале (2007 г.), Nikos Kessanlis: From Matiere to the Image, Национален музей за съвременно изкуство, Културен център „Елефсина“ (2007 г.).
Никос Кесанлис умира през 2004 г. в Атина. След смъртта му са организирани няколко ретроспективни представяния на творчеството му (галерия AD (2006 г.), Национален музей за съвременно изкуство, Атина (2007 г.)), а през 2009 г. е публикувана монография за творчеството му.
