Родился 1 ноября 1947 г. в Москве.
В 1970 году окончил биологический факультет МГУ по кафедре зоологии беспозвоночных (1970).
Кандидат биологических наук (1974), доктор биологических наук (1986). Профессор кафедры зоологии беспозвоночных биологического факультета (1993).
Доктор биологических наук Н.Н.Марфенин был ответственным разработчиком Государственных образовательных стандартов "Экология и природопользование" (бакалавриат) и "Экология", а также непосредственным участником разработки стандартов подготовки дипломированных специалистов по специальностям "Геоэкология" и "Природопользование".
Ответственный редактор сборника программ учебных дисциплин по специальности "Экология" рекомендованных Учебно-методическим объединением университетов. Член редколлегии сборников программ учебных дисциплин по специальностям "Геоэкология" и "Природопользование". Соавтор программы учебной дисциплины "Биология".
Н.Н.Марфенин - один из ветеранов создания экологического образования в нашей стране. Член первого состава Научного совета по экологии (1972 г) биологического факультета МГУ им.М.В.Ломоносова. Один из создателей Молодёжного совета МГУ по охране природы и председатель его с 1974 по 1980 гг. С первых дней создания ЭКОЦЕНТРА МГУ (1986) активный участник переподготовки кадров в области экологии и природопользования в качестве одного из ведущих лекторов. Практический организатор и руководитель Советско-американской программы "Интенсивного природоохранного образования", осуществляемой по линии Минвуза СССР в период с 1988 по 1993 гг. С 1994 г член Научно-методического совета по экологическому образованию Учебно-методического объединения университетов, а с 1996 заместитель председателя этого совета. Н.Н. Марфенин - член жюри секции экология конкурса учебников для вузов.
Одновременно с 1993 г Н.Н.Марфенин становится по совместительству деканом экологического факультета только что образованного Международного независимого эколого-политологического университета. Экологический факультет стал одним из главных "полигонов" успешного испытания государственных образовательных стандартов по новым специальностям "Экология", "Природопользование", "Геоэкология" и нового бакалавриата "Экология и природопользование". Ведущий разработчик авторской Концепции экологического образования, представленной Совету СНГ и утвержденной в качестве рекомендуемого документа.
Н.Н.Марфенин - автор фундаментальных курсов "Введение в экологию и природопользование", "Современные экологические проблемы", "Социальные аспекты экологии". Составитель хрестоматии "Экокультура: в поисках выхода из экологического кризиса" (Изд-во МНЭПУ, 1998) Преподаёт на экологическом факультете курс "Основы экологии" и некоторые спецкурсы на кафедре фундаментальной экологии и природопользования.
Удостоен почётного звания и медали «Зелёный» Человек года-2000 в номинации "Учёный, но "зелёный", за большой личный вклад в становление Экологического факультета МНЭПУ и уникального издания - ежегодника "Россия в окружающем мире".
Звание "Зелёный" Человек года было учреждено в 1996 году Российским экологическим движением (РЭД-"зелёные") и редакцией газеты "Зелёный мир. Экология: проблемы и программы".
Основные публикации: «Россия в окружающем мире» (отв. ред. и автор, 1998-2010), в том числе: «Биосфера и человечество за 100 лет»; «Экология и гуманизм»; «Экология, экономика и политика»; «Россия в пути»; «Концепция устойчивого развития в развитиии»; «Ресурсы экополитики в современной России», а также монографии: «Устойчивое развитие человечества» (2007); «Экокультура: в поисках выхода из экологического кризиса» (хрестоматия, состав., 1998); «Влияние приливных электростанций на окружающую среду» (в соавторстве, 1995); «Феномен колониальности» (1993); «Рекреационные леса» (в соавторстве с Казанской Н.С., Ланиной В.В., 1977).
Область профессиональных интересов: глобальные проблемы устойчивого развития человечества; экологическое образование и роль общественных движений в предотвращении экологического кризиса; целостность сложных биологических систем; реакция морских сообществ на антропогенное воздействие; рациональное использование рекреационных ресурсов.