В годы учёбы Бауман увлёкся нелегальной народнической и марксистской литературой, участвовал в работе подпольных рабочих кружков. С дипломом ветеринарного врача Николай отправился на работу в село Новые Бурасы Саратовской губернии, мечтая заниматься там революционной пропагандой, но, попав в поле зрения полиции и стремясь к широкой революционной деятельности, осенью 1896 года он уехал в Петербург. В 1896–1897 гг. работал в столице. В 1896–1897 гг. член петербургского «Союза борьбы за освобождение рабочего класса». В 1897 был арестован и заключён в Петропавловскую крепость, где содержался в одиночной камере 22 месяца. В 1899 году Николай Бауман был сослан в Вятскую губернию, откуда в том же году бежал за границу. В городе Цюрихе в 1900 году познакомился с Лениным. Бауман стал активным участником подготовки издания, а затем транспортировки газеты «Искра». В декабре 1901 года по поручению Владимира Ильича приехал в Москву, стал членом Московского комитета РСДРП. Помимо своих прямых обязанностей, он занимался добычей денег для нужд партии, в связи с чем периодически подвергался арестам.
Летом 1902 года Николай был участником знаменитого побега «одиннадцати» из Лукьяновского тюремного замка в Киеве. Примерно спустя год он стал лидером Московской организации большевиков и Северного бюро ЦК партии. Позднее он был снова арестован, однако и на этот раз ему удалось бежать за рубеж.
В 1903 году Бауман – делегат II съезда РСДРП от Московской партийной организации, по всем обсуждавшимся вопросам поддержавший Ленина.
Прозванный за лёгкость перехода границы «Грачом», Николай Эрнестович в 1903 году по поручению Ленина вернулся в Россию для борьбы с меньшевиками и организации большевистской подпольной типографии. В июне 1904 года был арестован и 16 месяцев находился в Таганской тюрьме.
Николай Бауман имел привлекательную внешность, модно одевался и прекрасно танцевал. По этим и другим причинам он пользовался популярностью у девушек. Фактической супругой революционера была большевичка Капитолина Медведева.
Некоторые биографы Баумана заявляют, что у него были романтические отношения с гражданской женой Максима Горького – актрисой Марией Андреевой.
Во время демонстрации противников опубликованного накануне царского манифеста об усовершенствовании государственного порядка ветеринарный врач Николай Эрнестович Бауман выхватил у одного из демонстрантов красный флаг, вскочил в пролётку и поехал, размахивая флагом и крича «Долой бога! Долой царя! Теперь я ваш царь и бог!» Это кощунственное поведение возмутило случайного прохожего, рабочего Н. Ф. Михалина, происходившего из тамбовских крестьян. Стоявший неподалеку Михалин ответил: «Как это “долой царя”?» – и набросился на революционера, заскочил в пролётку, после чего стал вырывать флаг из рук Николая. Бауман достал пистолет и выстрелил в нападавшего, но Михалин успел ударить его по руке обрезком трубы, чем спас себе жизнь. После этого он ещё трижды нанёс удар по голове большевику.
В процессе потасовки Михалин был обстрелян товарищами Баумана, но всё же смог скрыться. Тем не менее уже через час он добровольно сдался полиции. Позднее суд присяжных приговорил убийцу Баумана к полутора годам лишения свободы.
Николай Бауман был похоронен в Москве, на Ваганьковском кладбище. Его похороны стали поводом для грандиозной политической демонстрации, организованной всеми противниками правительствами, и была использована большевиками для образования вооружённых дружин и подготовки восстания.
Хотя убийца революционера не состоял ни в каких политических партиях или организациях, его объявили «черносотенцем». Опасаясь мести революционеров, полиция сменила Михалину фамилию на Михальчук, он переехал в другой город. Однако в 1922 году он был опознан, арестован и убит в подвале ГПУ.
А Николай Бауман позднее был превращён советской пропагандой в культовую фигуру. Несколько десятилетий целый район Москвы назывался Бауманским, его именем назвали улицу, один из лучших технических вузов мира, станцию метро и т. д. В какой-то степени сбылись предсмертные слова неудачливого ветеринарного врача «теперь я ваш царь и бог».
Революционный процесс в начале 1905 года развивался стихийно. Отправной точкой стал расстрел войсками 9 (22) января в Петербурге массового шествия, участники которого рассчитывали передать царю Николаю II петицию с описанием бедственного положения рабочих и требованием созыва Учредительного собрания.
Кровавое воскресенье стало неожиданностью для пребывавшего в эмиграции руководства Российской социал-демократической рабочей партии (РСДРП). Но фракция большевиков во главе с Владимиром Лениным сочла момент благоприятным, чтобы перехватить инициативу, объявив курс на вооружённое восстание. Неудачи в войне с Японией стали ярким фоном для агитации против самодержавия.
Летом 1905 года насчитали свыше 800 случаев волнений крестьянства.