Николай Стоилов е роден в София, но от години живее в Лос Анджелис, където работи като филмов и театрален актьор. Стоилов влезе в класацията на Internet Movie Database за 25-те уникални гласа в киното, където бе нареден на 18 място!
Той озвучава пазач на лаборатория в анимационния филм „Аз, проклетникът 2“, който е номиниран за „Оскар“. В Лос Анджелис се снима в сериалите NCIS: Los Angeles и General Hospital, а критиците го забелязват с ролята си на Дарко – главният герой във филма „Дъждът на Лана“. За нея кинокритикът Роджър Ибърт отбелязва, че Стоилов би имал бъдеще в ролята на злодей от филм за Джеймс Бонд. През 2005 г. актьорът печели наградата TIMMY на нюйоркската критика за най-добър актьор на САЩ за ролята на Дарко.
Участва и в сериала Madam Secretary, излъчван в праймтайма по един от националните телевизионни канали в САЩ – CBS. Като дете пък влиза в ролята на малкия Наум във филма "Константин Философ". Произходът му обаче не го поставя в позиция да играе само източноевропейци, както се случва често с актьори от региона – освен руснак, той е играл американец, италианец, французин, бразилец и дори мексиканец.
Стоилов е завършил НАТФИЗ у нас, след продължава в школата “Гилфърт“, която стои в основата на британското филмово изкуство. Учи се от самия Антъни Хопкинс, а след това се мести в Холивуд.
Красивият глас на българина намира място и в няколко видеоигри, сред които са и няколко части на популярната Call of Duty. Освен това се снима и в реклами, говори 4 езика, свири на пиано и акордеон, но се занимава и с литература – съавтор е на книгата „Докторантска история на ужасите“.