Принимал участие в боевых действиях в Африке. В 1842 году стал капитаном зуавов. С 1851 года в чине полковника командовал 1-м полком зуавов. В 1854 году ему было присвоено звание бригадного генерала.
Принимая во внимание его происхождение и военные успехи в Италии, в 1862 году ему было предложено выставить свою кандидатуру на вакантный греческийпрестол, но от почётного предложения отказался.
Во время франко-прусской войны в 1870 году император Наполеон III поручил ему командование старой императорской гвардией, с которой он сыграл важную роль в сражениях у Меца. Особо отличился в битве при Марс-ла-Туре, хотя и проигранной французами. Затем был осаждён прусской армией вместе с другими французскими войсками в Меце. 7 октября 1870 года участвовал в сражении при Бельвю.
Был послан с поручением к императрице Евгении. Выполнив поручение, в Мец уже не вернулся, а поступил в распоряжение организованного 4 сентября в Париже временного правительства национальной обороны.
В конце октября начале ноября организовал Северную армию, но был отозван и с 19 ноября командовал правым крылом Луарской армии. 8 декабря ему было поручено сформировать Восточную армию, чтобы деблокировать крепость Бельфор, вернуть Эльзас и прервать коммуникации немецкой армии, осаждавшей Париж, с Рейном.
Во главе наспех обученных и плохо оснащенных войск Восточной армии он начал наступление, разбил корпус фон Вердера при Виллерсекселе, но 14-17 января 1871 года потерпел поражение в сражении на реке Лизена. Бурбаки сложил с себя функции командующего, передав их генералу Жюстену Кленшану. 26 января1871 года пытался покончить с собой выстрелом в голову из пистолета, но попытка самоубийства не удалась: рана оказалась несмертельной. Французы вынуждены были отступить на швейцарскую территорию, где части были разоружены и содержались в течение шести недель, после чего в марте репатриированы во Францию.
Выздоровев и вернувшись во Францию, в июле 1871 года опять получил в командование корпус в Лионе, а затем стал военным губернатором.
В 1881 году из-за политических взглядов был отправлен в отставку. В 1885 году предпринял неудачную попытку стать депутатом французского Сената.
Память
Сцена разоружения армии Бурбаки при пересечении швейцарской границы была изображена живописцем Эдуардом Кастресом на панораме1881 года. С 1889 года эта панорамная картина экспонируется в Люцерне[4]. События эти нашли отражение и в национальной живописи Швейцарии, в частности, картине Альберта Анкера «Солдаты Бурбаки» (1871), изображающей приютившую французских солдат швейцарскую семью.
Группа французских математиков XX века опубликовала ряд своих работ под коллективным псевдонимом Николя Бурбаки, названным так в честь генерала.