После гибели родителей сирот разобрали соседи, дали им новые фамилии. Однако младший — Коля — остался с дедом (маминым отцом) и бабкой. Дед был простым человеком, имел золотые руки — работал столяром, кровельщиком и этим зарабатывал на жизнь. Однако, несмотря на все его старания, жили они очень тяжело, едва сводили концы с концами. В 1947 году дед нацепил на грудь Георгиевский крест и отправился с внуком в военкомат. Войдя в кабинет военкома, дед с порога сообщил, что его внук — сын погибшего офицера, и попросил взять его в военную спецшколу (такие в те годы открывались по всей стране). А чтобы военком не сомневался в способностях мальчишки, дед поставил внука на стул и попросил прочитать какое-нибудь стихотворение. И шестилетний Коля громко продекламировал отрывок из «Бородина» Лермонтова: «Скажика, дядя, ведь недаром Москва, спаленная пожаром, французу отдана?» Послушав мальчишку, военком определил его в 5-й детский дом, где Коля впервые в жизни попробовал сказочно вкусного борща со сметаной. Чуть позже его определили в Суворовское училище с преподаванием в старших классах ряда предметов на английском языке. Это был этакий мужской монастырь на 250 мальчиков, в котором готовили кадры будущих офицеров-переводчиков, студентов Военного института иностранных языков. Однако, как показало будущее, Губенко была уготована совершенно иная судьба.
Страсть к лицедейству проснулась в Губенко классе в 6-м. Однажды прямо на уроке он шутя пропел: «Смейся, паяц!..» И с тех пор иначе, как Артистом, одноклассники его не называли. Чтобы во всем соответствовать своему новому призванию, Губенко вскоре записался в школьный драмкружок. В первой же его постановке — самодеятельной пьесе «Находка-дочка» — Николай сыграл одну из ролей, причем женскую. В старших классах Губенко поступил в танцевальный кружок Одесского клуба трамвайщиков, затем в молодежный ансамбль. В начале 50-х преподаватель училища Криворучко составил на Колю Губенко краткую характеристику, в которой сообщалось следующее:
«Губенко обладает хорошими способностями, но ленив и не хочет работать. Очень часто самовольно уходит из школы, но благодаря его хитрости это проходит в большинстве случаев безнаказанно.
К спорту и физкультуре равнодушен. У товарищей авторитетом не пользуется, но умеет потешать товарищей.
Активист кружка самодеятельности и музыкального кружка. Мечтает стать актером».
Заканчивая училище, Губенко поступил в театральную студию при Доме актера. Одной из самых удачных ролей, сыгранных им в студии, был Бельведонский в «Бане» В. Маяковского. Однако долго он в студии не задержался и в 1958 году поступил в труппу Одесского театра юного зрителя. Начинал свою карьеру с рабочего сцены, после чего был зачислен во вспомогательный состав (труппа этого коллектива насчитывала 32 человека, вспомогательный состав состоял из одного — Губенко). На сцене ТЮЗа Губенко сыграл множество ролей, но в основном эпизодических. В одном из спектаклей он умудрился исполнить аж девять разных ролей. Даже Робота играл в одной из постановок. Но ему хотелось большего. В итоге в 1960 году Николай отправился в Москву и поступил на актерский факультет ВГИКа (мастерская С. Герасимова и Т. Макаровой).
Первый год обучения Губенко во ВГИКе сложился для него трудно. В какой-то момент его судьба висела на волоске — его хотели отчислить из института. За что? Уж больно дерзок и груб был Губенко. Герасимов в откровенном разговоре ему так и сказал: «Если за полгода сумеешь бросить свои «одессизмы» (под этим словом мэтр подразумевал жаргон и блатные повадки Губенко), останешься». Видимо, разум взял верх над эмоциями, и Губенко сумел-таки остаться во ВГИКе.
На последнем курсе института, в 1964 году, Губенко заставил заговорить о себе в восторженных тонах весь институт. В дипломной работе «Карьера Артура Уи» по Бертольту Брехту, которую поставил студент-режиссер Зигфрид Кюн, Губенко блестяще сыграл главную роль — Уи — Гитлера.
С. Герасимов впоследствии писал: «Открытием Губенко как актера, наиболее ярким проявлением его дарования стал дипломный спектакль «Карьера Артура Уи» Б. Брехта. Спектакль оказался событием, вышедшим за рамки институтских стен. Наверное, не было в Москве театрала, который бы его не видел. И Губенко—Уи на всех производил очень сильное впечатление необыкновенной слитностью с замыслом Б. Брехта, тонким пониманием того, что написано в пьесе и что читается между строк. По сути дела, его Уи определил успех всего спектакля — просто ходили смотреть на Губенко.
В этой роли он поражал великолепной актерской техникой, которую сейчас увидишь далеко не у каждого актера. Чтобы в совершенстве владеть своим телом, он поступил в цирковое училище (Губенко учился в нем в 1962–1963 годах. — Ф. Р.). Учился там ходить по проволоке, выполнять сложные акробатические упражнения — проделал огромную работу. Его педагоги из цирка отзывались о нем как о человеке необыкновенной настойчивости…»
Дебют Губенко в кино состоялся в 1962 году в картине Марлена Хуциева «Застава Ильича», где он сыграл одну из главных ролей — Коли Фокина. Эта роль сразу стала открытием, хотя сам Губенко считал, что она ему не удалась. Критик Ю. Ширяев позднее напишет:
«Хуциев пригласил на роль Фокина именно Губенко, и именно Губенко лидирует в «тройке» главных героев (друзей Фокина сыграли Валентин Попов и Станислав Любшин. — Ф. Р.), не являясь по замыслу самым главным. В чем же дело? В актерской технике? В особом актерском обаянии? И да и нет. Есть в Фокине, каким его показал нам Губенко, горечь познания жизни, а для того, чтобы гак познавать жизнь, как это ни парадоксально, надо было знать ее, надо было из нее прийти. Потому его достоверность, органичность, простота не однозначны…»
Однако с дебютом Губенко не повезло. Фильм едва успел выйти в прокат, как его тут же сняли — по идеологическим соображениям. На одном из идеологических совещаний сам Н. С. Хрущев обрушился на него с упреками, после чего картину отправили на доработку. Он вышел в прокат повторно в 1965 году и собрал 8, 8 млн. зрителей. В том же году фильм был удостоен призов на фестивалях в Венеции и Риме.
Между тем в год окончания Губенко ВГИКа в 1964 году на широкий экран вышли еще три фильма с его участием: «Пядь земли», «Пока фронт в обороне», «Когда улетают аисты».
После ВГИКа Губенко попал в Театр драмы и комедии на Таганке, который в 1964 году возглавил новый режиссер — Юрий Любимов. И артист с ходу получил главную роль в спектакле «Добрый человек из Сезуана» по Б. Брехту — роль летчика Янга Суна. Следующей ролью Губенко на Таганке стал Печорин в вольной инсценировке «Героя нашего времени» (премьера состоялась 14 октября 1964 года). Однако эта постановка была признана неудачной и продержалась в репертуаре театра всего лишь сезон. Та же история случилась и с другим спектаклем, где Губенко играл главную роль — «Дознание» П. Вайса: спектакль шел всего лишь год, после чего благополучно был снят. Зритель к этой потере отнесся с пониманием.