Родившись в Киеве, Николай Корнилович Пимоненко получил начальное (пожалуй, и основное) художественное образование (1876—1882) в Киевской рисовальной школе Н.И. Мурашко. С 1882 по 1884 год Н. Пимоненко находился на Педагогических курсах санкт-питербургской Академии художеств. К сожалению, здоровье молодого художника не позволило ему полностью выполнить свою программу пребывания в Петербурге. Получив малую и большую поощрительные медали и аттестат на звание учителя рисования, Н. Пимоненко отбывает в Киев, где преподает в Киевской рисовальной школе Н.И. Мурашко и Киевском художественном училище (одним из организатором которого был в 1901 году).
Однако он не забывает и заниматься живописью, в которой постоянно наращивает свое мастерство. Темы для своих бытовых картин он берет из сельской жизни. Интересен перечень названий его картин на ежегодных академических выставках: "Засватанная" (1886), "В Чистый четверг", "В разлуке", "На каникулах", "Художник" (все — 1887), "Святочное гаданье" (1888), "Афанасий Иванович и Хавронья Никифоровна" (1889). 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.
В 1912 году, будучи в расцвете творческих сил, Николай Пимоменко умер. Похоронили его на Лукьяновском кладбище в Киеве.
В Нациоанльном художественном музее Украины работам мастера посвещен целый зал.
