Николай Денков е служебен министър на образованието и науката в кабинета на Огнян Герджиков. С указ на президента Румен Радев от 12 май 2021 г. Денков е назначен за служебен министър на образованието в кабинета на Стефан Янев. На 16 септември е преназначен на същия пост във второ служебно правителство.  На 6 юни 2023 г. е избран за министър-председател в кабинета с втория мандат на ПП-ДБ. 

Акад. Николай Денков встъпва в длъжност министър на образованието на 13.12.2021 г. в правителството на Кирил Петков.
 

Заместник министър на образованието и науката с ресори висше образование и европейски структурни фондове (2014-2016 г.).
 

Носител на голямата награда „Питагор“ на МОН (2010 г.), на почетния знак със синя лента на СУ „Св. Кл. Охридски“ (2013 г.) и на голямата награда на СУ „Св. Кл. Охридски (2016 г.) за високи научни постижения.
 

Автор е на над 130 научни публикации с голям международен отзвук в специализираната научна литература. Ръководил е над 40 международни научни и научно-приложни проекти с външно финансиране.
 

Специализирал е в Япония и в Швеция и е работил като водещ учен в изследователски институти на фирмите Unilever (САЩ) и Rhone-Poluenc (Франция).
 

През 1993 г. защитава докторска дисертация, от 1997 г. е доцент, а от 2008 г. е професор по физикохимия в СУ „Св. Кл. Охридски“. Доктор на химическите науки (2007 г.) и ръководител на катедра Инженерна химия (2008-2015).
 

През 1980 г. завършва Националната природо-математическа гимназия в София. През 1987 г. се дипломира като магистър в Химическия факултет на СУ „Св. Кл. Охридски“.
 

От 2012 г. е член на работните групи за подготовка на Споразумението за партньорство с Европейската комисия и за подготовка на Оперативна програма „Наука и образование за интелигентен растеж”.

Владее английски и руски език.