Николай Корнилович Пимоненко родился в Киеве 9 марта 1862 года. Сын иконописца и резчика по дереву, Николай Пимоненко с малых лет ездил с отцом по селам, помогал ему в росписи иконостасов местных церквей. А попутно знакомился с селянами, с их бытом, промыслом, с их укладом. Видимо, эти детские впечатления и легли в основу бытовых и видовых картин, написанных много позже. Сперва же была Киевская рисовальная школа Николая Ивановича Мурашко, где будущий художник получил начальное (пожалуй, и основное) художественное образование (1876—1882).
С 1882 по 1884 год Н. Пимоненко находился на Педагогических курсах Академии художеств. И учеба шла хорошо: получил три медали за первый учебный год. К сожалению, здоровье молодого художника не позволило ему полностью выполнить свою программу пребывания в Петербурге: повлиял сырой петербургский климат, к тому же появились материальные проблемы. И получив малую и большую поощрительные медали и аттестат на звание учителя рисования, Н. Пимоненко отбывает в родной Киев, где преподает в Киевской рисовальной школе Н.И. Мурашко и Киевском художественном училище.
Однако он не забывает и заниматься живописью. В 1885 году он отправил в Петербург на академическую выставку картину «На галерке», навеянную увиденной в театре комедией Гоголя «Женитьба». Картину заметили, о ней заговорили.
Участвует Пимоненко и в киевских вернисажах. Темы для своих бытовых картин он берет из окружающей его жизни малороссиян. Уже одни названия картин позволяют судить об интересе художника к жанру, к житейским сценам: «Засватанная» (1886), «В Чистый четверг» (1887), «В разлуке» (1887), «На каникулах» (1887), «Художник» (1887), «Святочное гаданье» (1888), «Афанасий Иванович и Хавронья Никифоровна» (1889).
Картины привлекали зрителя, их упоминали в печати, но подлинный успех пришел в 1888 году, с картиной «Святочное гадание». Вот как оценивает ее один из современников художника: «Две украинские девушки гадают на святках со свечой в руках по отлитому воску. Картина пользовалась успехом. С нее делали копии. Одну из них пришлось делать и мне по заказу магазина А. Шомина, торговавшего на Большом проспекте Петербургской стороны».
В 1891 году за картины «Свадьба в Киевской губернии» и «Утро Христова Воскресения» Н.К. Пимоненко получает звание почетного вольного общника Академии художеств. В 1904 году ему присуждают звание академика.
Н. К. Пимоненко активно участвует в общественной художественной жизни. Картины художника охотно приобретаются коллекционерами, и даже Лувр спешит стать собственником одной из картин живописца — в 1909 году он покупает «Гопак» Н.К. Пимоненко.
После тяжёлой болезни 26 марта 1912 года Пимоненко скончался. Похоронен на Лукьяновском кладбище в Киеве.
