Он родился 12 апреля 1839 года в деревне Кимборово в семье отставного поручика Михаила Кузьмича Пржевальского († 7 ноября (27 октября) 1846[2]). Мать — Елена Алексеевна урождённая Каретникова. Место, где располагалась деревня Кимборово (Смоленская область), находится в четырёх километрах от деревни Мурыгино Починковского района Смоленской области. Здесь установлен мемориальный знак.
Пржевальский принадлежал к шляхетскому роду, герба Лук: «Серебряные Лук и Стрела, повёрнутые вверх на Красном Поле», дарованные за воинские подвиги в сражении с русскими войсками при взятии Полоцка армией Стефана Батория[3].
Дальним предком Николая Михайловича был воин Великого княжества литовского Карнила Анисимович Перевальский[4], казак, который отличился в Ливонской войне.