Życiorys Mermin urodził się w 1935 w New Haven w stanie Connecticut. W 1956 uzyskał na Uniwersytecie Harvarda stopień licencjata z matematyki, kończąc studia z wyróżnieniem summa cum laude. Na tej samej uczelni zdobył w 1957 stopień magistra z fizyki, a w 1961 obronił doktorat z fizyki. W latach 1961–1963 odbył staż podoktorski na Uniwersytecie w Birmingham, a w latach 1963–1964 na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego.
W 1964 Mermin dołączył do kadry Uniwersytetu Cornella jako adiunkt, w 1967 został profesorem nadzwyczajnym, a w 1972 profesorem zwyczajnym. W latach 1984–1990 kierował uczelnianym Laboratorium Fizyki Atomowej i Ciała Stałego (LASSP). W 1990 objął katedrę Horace’a White’a, którą zajmował do 2006, gdy przeszedł na emeryturę jako profesor emerytowany.
Działalność naukowa We wczesnym okresie kariery Mermin zajmował się fizyką statystyczną i fizyką materii skondensowanej, w tym badaniem materii w niskich temperaturach, zachowaniem gazów elektronowych, klasyfikacją kwazikryształów oraz chemią kwantową. Później skupił się na informatyce kwantowej i podstawach mechaniki kwantowej.