Ο Νίκος Ξανθούλης γεννήθηκε στη Λάρισα το 1962. Σπούδασε τρομπέτα στο Ωδείο Αθηνών, με τον Τάσο Κυπραίο, από όπου πήρε δίπλωμα με Α' Βραβείο το 1983. Με καθηγητές τους Μενέλαο Παλλάντιο, Διαμαντή Διαμαντόπουλο και Περικλή Κούκο, πήρε τα πτυχία αρμονίας, αντίστιξης, φούγκας και δίπλωμα σύνθεσης, επίσης με Α΄ Βραβείο. Παράλληλα σπούδασε τσέμπαλο με τη Μαργαρίτα Δαλμάτη (Δίπλωμα και Βραβείο Feruccio Vignanelli) και πολιτικές επιστήμες (πτυχίο Παντείου Πανεπιστημίου). Το 1994, ανακηρύχτηκε διδάκτορας της Μουσικής Ακαδημίας της Σόφιας με τη διατριβή του πάνω στη φούγκα. Είναι καθηγητής του Ωδείου Αθηνών στην τρομπέτα και στα ανώτερα θεωρητικά από το 1983, καθώς και κορυφαίος Α΄ τρομπετίστας της ορχήστρας της Εθνικής Λυρικής Σκηνής από το 1984. Συμμετείχε στην Ορχήστρα Νέων της Ευρωπαϊκής Ένωσης το 1984, με διευθυντές τους Κλαούντιο Αμπάντο και Γιούρι Σιμόνοφ. Έχει συμμετάσχει ως σολίστ σε πολλές ορχήστρες στην Ελλάδα και στο εξωτερικό (Ferenc Liszt της Βουδαπέστης, Φιλαρμονική της Σόφιας, Συμφωνική της Τασκένδης, Καμεράτα, κ.ά.). Το Μέγαρο Μουσικής Αθηνών και η Εθνική Λυρική Σκηνή τού έχουν παραγγείλει έργα (κοντσέρτο για τρομπέτα και ορχήστρα, το 1995, και παιδική όπερα "Το δάκρυ του φεγγαριού", το 1999). Έχει γράψει μουσική για το θέατρο ("Ισμήνη" με την Ασπασία Παπαθανασίου, το 2002, και "Ευμενίδες" με την Άννα Συνοδινού, το 2004). Έργα του παίζονται συχνά από τις ραδιοφωνίες πολλών χωρών, ενώ συχνά περιοδεύει κάνοντας διαλέξεις, ρεσιτάλ, επιστημονικές ανακοινώσεις και σεμινάρια στην Ευρώπη, στις ΗΠΑ, στον Καναδά, στην Κίνα. Έχει εκδώσει τρεις προσωπικούς δίσκους ("Works by Greek composers", το 1993, "Ο πληθυντικός αριθμός" με την Κική Δημουλά, το 2003, και το "Ανθολόγιο δεκαετίας", το 2004). Υπήρξε διευθυντής του Δημοτικού Ωδείου Καλαμάτας από το 1996 ως το 2003, ενώ από το 2004 διδάσκει στο Ελληνικό Ανοιχτό Πανεπιστήμιο. Από το 2006 είναι επιστημονικός συνεργάτης της Ακαδημίας Αθηνών. Από το 2009 είναι υπεύθυνος των Εκπαιδευτικών Προγραμμάτων της Εθνικής Λυρικής Σκηνής.