Николай Яковлевич Цингер родился 19 апреля 1842 года в Москве. Окончил в 1863 году Артиллерийскую академию, а в 1870 году – Академию Генерального штаба.
В период с 1872 по 1883 годы Николай Яковлевич Цингер работал в Пулковской обсерватории. Позже, с 1884 года он становится профессором Академии Генерального штаба и профессором Морской Николаевской академии. С 1899 года – доктор астрономии Казанского университета. С 1905 года и до конца жизни – председатель Русского географического общества.
В 1874 году Николай Цингер предложил способ определения поправки часов из наблюдений двух звезд на равных высотах. Этот способ получил название «метод пар Цингера». С 1926 года Астрономический институт в Ленинграде издавал «Эфемериды пар Цингера» для практического применения этого метода.
Цингер изучал различные виды личных ошибок при проведении астрономических наблюдений. Он проводил большую педагогическую деятельность, сделал очень многое для распространения в России геодезических и астрономических знаний. Опубликовал более 30 научных работ.
Умер Николай Яковлевич Цингер 16 октября 1918 года в Петрограде (ныне - Санкт-Петербург).
Именем Цингера назван хребет на Шпицбергене и мыс на острове Большевик в архипелаге Северная Земля, а также кратер на Луне.