Родился в Ленинграде 22 января 1972 года. Вырос в Верхневилюйске, в семье учителей. В 16 лет окончил с золотой медалью Верхневилюйскую физико-математическую школу и поступил на физический факультет МГУ имени Ломоносова.
Трудовую деятельность начал в финансовой корпорации «САПИ». Уже через год, в 1995 году молодого специалиста Айсена Николаева назначают заместителем председателя правления «Алмазэргиэнбанка», где он курирует важнейшие для становления банка вопросы стратегического планирования и экономической безопасности при выходе на российский фондовый рынок.
В 1997 году Айсен Николаев избирается депутатом Государственного Собрания (Ил Тумэн) по Оленекскому одномандатному округу. В жесткой конкурентной борьбе с 12 кандидатами, в числе которых были действующий депутат, министр и вице-президент «АЛРОСА», он получил высокую поддержку избирателей и стал самым молодым народным депутатом за всю историю Парламента Якутии. Работал в комиссии Палаты Республики по правам человека, внешней и внутренней политике, межнациональным отношениям, по делам малочисленных народов, общественных объединений и политических партий. В третьем созыве Госсобрания (Ил Тумэн) избран народным депутатом по Богатыревскому избирательному округу столицы республики.
В 26 лет в 1998 году Айсен Николаев возглавил «Алмазэргиэнбанк». Им была разработана стратегия развития банка, которая получила поддержку Президента республики М.Е.Николаева. В апреле 2000 года Указом Президента РС(Я) «О мерах по укреплению банковской системы Республики Саха (Якутия)» «Алмазэргиэнбанк» был определен одним из уполномоченных банков, ответственных за укрепление экономической самостоятельности и финансовой устойчивости отраслей народного хозяйства Якутии. Под руководством А.С. Николаева «Алмазэргиэнбанк» занял лидирующее положение в финансовой системе республики, успешно решая задачи обслуживания движения инвестиционных средств нефтегазовой отрасли, госпрограмм экологии и социально-экономического развития улусов алмазной провинции, кредитование сельхозтоваропроизводителей.
В 2004 году Айсен Николаев, руководитель уже крупного, стабильного банка, назначается министром финансов Республики Саха (Якутия). Это был период бюджетной реформы, разграничения полномочий между федеральным центром и регионами. Удалось под его руководством достичь конструктивных отношений с Министерством финансов РФ, сложилась четкая бюджетная политика, повысилась финансовая дисциплина. Под его руководством впервые был проведен всесторонний анализ финансово-хозяйственной деятельности предприятий республики, системная разработка прогноза государственного бюджета РС(Я). Была реализована программа реформирования региональных финансов, по результатам которой Якутия заняла первое место в России. Активизировалась инвестиционная политика республики, возросли капитальные вложения. На посту министра финансов Айсен Николаев добился принятия комплексного решения по возмещению выпадающих доходов Якутии от арендных платежей АК «АЛРОСА», которые формировали основную доходную часть республиканского бюджета.
16 февраля 2007 года Указом Президента Республики Саха (Якутия) А.Н. Николаев назначается руководителем Администрации Президента и Правительства Республики Саха (Якутия). В сфере его ответственности был широкий круг вопросов внутренней политики, включая развитие местного самоуправления, реформирование государственного управления, в том числе в части противодействия коррупции. Айсен Сергеевич возглавлял республиканский оргкомитет «Победа», был сопредседателем Общественно-консультативного Совета при Президенте Республики Саха (Якутия), председателем коллегии Целевого бюджетного фонда реализации социально-экономических и экологических программ улусов «алмазной провинции», руководил организацией подготовки управленческих кадров для народного хозяйства России, внедрением программы формирования резерва управленческих кадров республики.
В мае 2011 года новое назначение - первым заместителем Председателя Правительства Республики Саха (Якутия), курирующим вопросы развития сельского хозяйства, туризма и предпринимательства, охраны природы, науки и инноваций. Всего за год при его участии был осуществлен переход на программно-целевое управление, разработку и реализацию государственных программ Республики Саха (Якутия) как документов стратегического планирования. Под его непосредственным руководством разработано шесть государственных программ, заложивших основы развития важнейших отраслей на годы вперед.
4 марта 2012 года Айсен Сергеевич Николаев избран на должность главы городского округа «Город Якутск». В 2013 году впервые в истории города была принята Стратегия социально-экономического развития Якутска на период до 2032 года. Она стала одной из первых в России на муниципальном уровне. На ее основе были приняты комплексные программы по отраслям жизнедеятельности города. Якутск стал пилотным муниципалитетом России по внедрению открытого управления.
Указом Президента России Владимира Путина от 28 мая 2018 года Айсен Сергеевич Николаев назначен временно исполняющим обязанности Главы Республики Саха (Якутия)