Nic(h)olas Camille Flammarion wurde am 26. Februar 1842 in Montigny-le-Roi im französischen Department Haute Marne geboren.
          Nach einer eher dürftigen Schulausbildung, u. a. an einem theologischen Seminar, begann Flammarion, der sich schon früh für die Astronomie interessierte, eine Ausbildung als Graveur, die er aber nicht abschloss. In seiner Freizeit, in Abendkursen, bildete er sich fort und konnte 1858, im Alter von 16 Jahren, Mitarbeiter in der Funktion eines Rechners am Pariser Observatorium werden, einem Institut, das damals unter der Leitung des Astronomen und Mathematikers Urbain Jean Joseph Le Verrier (1811–1877) stand, dessen Berechnungen 1846 zur Entdeckung des Planeten Neptun geführt hatten. Diese Stellung verlor er, offenbar wegen seines nicht spannungsfreien Verhältnisses zum Direktor, der wenig Verständnis für nicht-mathematische Aktivitäten zeigte, nachdem er 1862, im Alter von 19 Jahren, im Pariser Verlag Mallet-Bachelier auf eigene Kosten die kleine Schrift La pluralité des mondes habités, eine Abhandlung über die Möglichkeit außerirdischen Lebens, veröffentlicht hatte.
          Nach einer Tätigkeit von 1862–1866 als Angestellter im „Bureau des Longitudes“, einem astronomischen Recheninstitut (und parallel dazu) gelang es dem noch immer relativ jungen Flammarion, sich als gefragter populärwissenschaftlicher Schriftsteller zu etablieren. 1873 bot Le Verrier ihm die Rückkehr ans Observatorium an. Flammarion machte hiervon Gebrauch und konnte nun unter günstigeren Bedingungen arbeiten: Er befasste sich insbesondere mit der Beobachtung von Doppelsternen. Als Ergebnis dieser Arbeit konnte er 1878 einen Katalog von etwa 10 000 Doppelsternen präsentieren.
          1882 wurde der inzwischen berühmte Astronom Vorsteher einer von Privatpersonen gegründeten und unterstützten Sternwarte in Juvisy-sur-Orge bei Paris, wo er seitdem arbeitete und bis zu seinem Lebensende auch wohnte. Hier widmete sich Flammarion der Beobachtung des Mondes und des Planeten Mars. Er vertrat u. a. hinsichtlich des Mars die Hypothese, dessen Farbe könne auf eine Vegetation zurückzuführen sein.
          Im Lauf seines wissenschaftlichen und schriftstellerischen Wirkens erhielt Flammarion mehrere bedeutende Anerkennungen und Auszeichnungen: 1922 wurde er zum Kommandeur der französischen Ehrenlegion ernannt, 1924 konnte er noch die Benennung eines Asteroiden („Flammario“) nach seinem Namen erleben. Nach seinem Tode am 3. Juni 1925 in Juvisy, der Hauptstätte seines Wirkens, erhielten je ein Krater auf dem Mond (1935) und auf dem Mars (1973) den Namen „Flammarion“.
          Flammarion war nicht nur ein erfolgreicher Wissenschaftler, sondern vor allem ein großartiger Kommunikator, der sich in seinen zahlreichen Werken nicht nur an die Fachwelt, sondern in populärwissenschaftlichen Schriften ganz bewusst an weite Kreise der Bevölkerung wandte und u. a. im Rahmen meteorologischer Untersuchungen selbst an Ballonfahrten teilnahm. Seit 1865 war Flammarion wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Redaktion der Zeitschrift Cosmos, dann des Magasin pittoresque und des Siècle. Durch seine äußerst fruchtbare literarische Tätigkeit, durch die Gründung der Société astronomique de France (1877) und durch die Herausgabe der Monatsschriften L’Astronomie und Annuaire astronomique et météorologique trug er viel zur Verbreitung des Interesses für astronomische Studien, namentlich in Frankreich, bei.
          Von den zahlreichen volkstümlichen Werken seien genannt: La pluralité des mondes habités (1. Aufl. 1862, 34. Aufl. 1890, deutsch 1. Ausg. 1864, erweit. autorisierte Neuausg. 1865, 2. Aufl. unter dem Titel Das bewohnte Welten-All, 1884), Les mondes imaginaires et les mondes réels (20. Aufl. 1887, deutsch 1902), Astronomie populaire (1880, deutsch [Schweiz] o. J., wahrscheinlich 1907 oder 1908). Letzteres Werk wurde in mehr als 100 000 Exemplaren allein in Frankreich verbreitet und war auch international erfolgreich, in deutscher Sprache unter dem Titel Himmelskunde für das Volk.
          Außerdem schrieb er, um auch auf diese Weise Interesse an seinen Ideen zu wecken, mehrere belletristische Texte, darunter die Erzählungen und Romane Histoire d’uine comète (1872), Lumen (1887), Uranie (1889), La fin du monde (1894) und Stella (1897), die bis auf Stella auch in deutscher Sprache erschienen sind.
          Auch gegenüber dem Spiritismus, einer Modeerscheinung des 19. und frühen 20. Jahrhunderts, hatte Flammarion keine Berührungsängste, wie er überhaupt Zeit seines Lebens als sehr unkonventioneller Gelehrter in Erscheinung trat.