Kardashev naît le à Moscou (Russie). Diplômé de l'Université de Moscou en , Kardaschev étudie sous Josef Samuelovitch Shklovsky à l'Institut Astronomique Sternberg, où il obtient un doctorat en .
Un des premiers défenseurs de l'idée de des races extraterrestres puissent être des milliards d'années plus avancées que nous, il propose un classement pour de telles super-civilisations (voir Kardashev civilizations) et recommande que leur recherche se concentre sur les longues d'ondes infrarouges and millimétriques du spectre, plutôt que les longueurs d'onde centimétriques s2Kardashev, N. S.: "Transmission of Information by Extraterrestrial Civilizations", Astronomicheskii Zhurnal, vol. 41, n° 2, pp. 282-287, mars-avril 1964 < Soviet Astronomy, vol. 8, n° 2, septembre-octobre 1964, pp. 217-220.
Dès en , il entame la 1ʳᵉ SETI soviétique en examinant le CTA-102. Il organise un groupe SETI à l'Institut Sternberg et arrange la première Rencontre de Toute l'Union sur les civilizations extraterrestres (see Byurakan SETI conferences).
Il devient directeur adjoint de l'Institut de Recherche Spatiale de l'Académie des Sciences de Moscou (Russie).