В 1981—1992 годах служил в Вооруженных силах СССР. С 1992 года работал в банке МЕНАТЕП, войдя в 1997—1998 годах в объединённое правление в качестве директора дирекции военно-технического сотрудничества ОАО «Нефтяная компания „ЮКОС“». С мая 1999 года по январь 2003 года — президент ЗАО «ЮКОС Рефайнинг энд Маркетинг»[2].
27 марта 2003 года Государственное собрание Мордовии утвердило предложение переизбранного главы республики Николая Меркушкина о наделении Николая Бычкова полномочиями члена Совета Федерации — представителя исполнительной власти Мордовии вместо перешедшего на другую работу Леонида Невзлина[3].
С мая 2003 года занимал должность заместителя председателя Комитета СФ по международным делам.