Έζησε τα πρώτα παιδικά του χρόνια στην Τήνο και το 1850 εγκαταστάθηκε με τον πατέρα του στην Αθήνα, προκειμένου να του δοθεί η δυνατότητα να καλλιεργήσει συστηματικά την κλίση του προς τη ζωγραφική. Λόγω του νεαρού της ηλικίας του, παρακολούθησε μαθήματα στο Πολυτεχνείο ως ακροατής. Ενεγράφη επισήμως πια το 1854 και φοίτησε έως το 1864 με δασκάλους τους Φίλιππο Μαργαρίτη, Αγαθάγγελο Τριανταφύλλου, Raffaelo Ceccoli, Ludwig Thiersch, Πέτρο Παυλίδη - Μινώτο και Βασίλειο Καρούμπα - Σκόπα. Το 1859 έλαβε μέρος στην έκθεση των Ολυμπίων. Το 1862, με σύσταση του συμπατριώτη και στενού του φίλου Νικηφόρου Λύτρα, γνώρισε τον εύπορο Τηνιακό και μετέπειτα πεθερό του Νικόλαο Νάζο, ο οποίος τον βοήθησε να λάβει υποτροφία από το Ίδρυμα Ευαγγελιστρίας Τήνου. Στα μέσα του 1865 αναχώρησε για το Μόναχο, όπου μαθήτευσε κοντά στον Hermann Anschutz και τον Alexander von Wagner στην Ακαδημία Καλών Τεχνών, πριν γίνει δεκτός, το 1868, στην τάξη του Karl von Piloty. Στο Μόναχο μυήθηκε στην καλλιτεχνική ζωή από το Λύτρα, που ήταν εγκατεστημένος εκεί ήδη από το 1860, και γρήγορα έγινε δεκτός στον κύκλο του Leibl, ενώ συνδέθηκε φιλικά με τους ζωγράφους Franz von Defregger, Eduard Kurzbauer και, αργότερα, με το Franz von Lenbach. Μετά τις συμμετοχές του σε εκθέσεις στο Μόναχο και τη Βιέννη, αναχώρησε το 1872 για την Ελλάδα, όπου παρέμεινε δύο χρόνια. Το ταξίδι στην Ανατολή, που πραγματοποίησε ενδιαμέσως, το 1873, μαζί με το Λύτρα, επηρέασε καθοριστικά την αντίληψη και την απόδοση του χρώματος και του φωτός στο έργο του. Επέστρεψε, οριστικά πλέον, στο Μόναχο το 1874, όπου μετείχε συστηματικά στις ετήσιες και τις διεθνείς εκθέσεις του Glaspalast. Το 1875 έγινε μέλος του καλλιτεχνικού συλλόγου "Αllotria". Στην Παγκόσμια Έκθεση του Παρισιού το 1878, όπου συμμετείχε στο γερμανικό τμήμα, απέσπασε το τρίτο βραβείο και το 1879 ήταν μέλος της κριτικής επιτροπής στη Διεθνή Έκθεση του Μονάχου. Στα 1878 - 1880 εκτέλεσε την οροφογραφία του Μουσείου Διακοσμητικών Τεχνών στο Kaiserslautern. Το 1880 έγινε επίτιμο μέλος της Ακαδημίας των Ωραίων Τεχνών, το 1882 αναπληρωτής καθηγητής στην Ακαδημία Καλών Τεχνών του Μονάχου και έξι χρόνια αργότερα, το 1888, τακτικός καθηγητής. Εκτός από την ηθογραφία, τη νεκρή φύση και το πορτρέτο, ήδη από τα μέσα της δεκαετίας του 1880, ο Γύζης θα στραφεί προς τα ιδεαλιστικά - αλληγορικά θέματα, που είχε προσεγγίσει ήδη από τα μέσα της προηγούμενης δεκαετίας, και θα αναδειχθεί έτσι σε εκφραστή ενός νέου πνεύματος που εκείνη την εποχή καλλιεργείτο στο Μόναχο, προαναγγέλλοντας το Jugendstil. Το 1887 σχεδίασε τη σημαία του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου της Αθήνας, ενώ ένα χρόνο αργότερα, με το "Πνεύμα της Τέχνης" για την 3η Διεθνή Έκθεση του Μονάχου, στράφηκε προς τον τομέα της καλλιτεχνικής αφίσας. Το 1892 κέρδισε χρυσά μετάλλια στη Διεθνή Έκθεση του Μονάχου και στη Μαδρίτη, εξελέγη δε μέλος της κριτικής επιτροπής της Διεθνούς Έκθεσης του Σικάγου του 1893, χρονιά κατά την οποία εικονογράφησε και το διήγημα του Δημητρίου Βικέλα "Φίλιππος Μάρθας". Το 1895 πραγματοποίησε το τελευταίο του ταξίδι στην Ελλάδα. Το 1896 ολοκλήρωσε το Δίπλωμα των Ολυμπιακών Αγώνων, ενώ τα χρόνια 1895 - 1899 φιλοτέχνησε τη μεγάλη ιδεαλιστική σύνθεση "Η Αποθέωση της Βαυαρίας" για το Μουσείο Διακοσμητικών Τεχνών της Νυρεμβέργης. Το 1899 απέστειλε τη "Δόξα" στην έκθεση της Αθήνας, ενώ το 1900 τα έργα του Νέος Αιώνας και Εαρινή Συμφωνία παρουσιάστηκαν στην Παγκόσμια Έκθεση στο Παρίσι, και στο Glaspalast η μεγάλη σύνθεση "Ιδού ο Νυμφίος", που εντάσσεται στα θρησκευτικά οράματα, τα οποία δεν πρόλαβε να ολοκληρώσει. Το 1901 πραγματοποιήθηκε στο Glaspalast μεταθανάτια έκθεση αφιερωμένη στους εκλιπόντες Wilhelm Leibl, Arnold Bocklin και Νικόλαο Γύζη. Έναν χρόνο αργότερα, δημοσιεύτηκε η βιογραφία του από το Marcel Montandon. Το 1928 η Εταιρεία Φιλοτέχνων οργάνωσε στο Ιλίου Μέλαθρον αναδρομική έκθεση, που περιελάμβανε τετρακόσια εξήντα τρία έργα του. Το 2001 η Εθνική Πινακοθήκη Αθηνών παρουσίασε μεγάλη αναδρομική έκθεση του έργου του με τη συμπλήρωση εκατό ετών από το θάνατό του.

Κυρίαρχη μορφή της "Σχολής του Μονάχου", ο Γύζης επηρέασε την πορεία της ελληνικής τέχνης με το ζωγραφικό του έργο, ενώ σημαντική είναι η θέση του και στη γερμανική ιστορία της τέχνης του 19ου αιώνα. Στις ηθογραφίες του κατόρθωσε να υπερβεί το επίπεδο της απλής διήγησης, ενώ το διαμέτρημά του αναδεικνύεται στο ιδεαλιστικό, αλληγορικό και θρησκευτικό του έργο, τομείς στους οποίους συμβάδισε με τις αναζητήσεις του πρωτοποριακού κινήματος Jugendstil.

• 

  Κυδώνια
• 

  Σπουδή για τον "Αρχάγγελο"
• 

  "Νέος Αιών"
• 

  Κεφάλι κόρης
• 

  Μετά το μνημόσυνο
• 

  Γιάντες