А настоящие Качаловы были старинным и знатным дворянским родом с корнями из вечевого Пскова. Дед профессора Николая Николаевича Качалова Николай Александрович был тайным советником, архангельским губернатором и директором Департамента таможенных сборов. Отец Николай Николаевич Старший – действительным статским советником, архангельским губернатором, почётным инженером-электриком и вторым директором Электротехнического института (ныне «ЛЭТИ»), построившим его роскошное здание на Аптекарском острове. Матерью Н.Н. Качалова Младшего была Ольга Львовна Блок, сестра профессора права Александра Львовича Блока, таким образом, он приходился двоюродным братом А.А. Блоку и даже имел с ним примечательное внешнее сходство.
Николай Николаевич Качалов (1883-1961) вслед за отцом выбрал для себя научную стезю. После окончания в 1911 г. Горного института он стал технологом Петербургского фарфорового и стеклянного заводов. С началом мировой войны в 1914 г. Россия осталась без оптического стекла, основной объем которого до этого поставлялся из Германии. Технологии его производства имелись также у французов и англичан, но они решительно отказывались делиться ими с русскими. Сразу же после начала войны в Петрограде была создана исследовательская группа, в состав которой вошёл и Н.Н. Качалов, призванная разработать собственную технологию производства качественного оптического стекла, однако два года её работы не принесли результатов. Переговоры с французами тоже ничего не дали, но у англичан за огромные деньги удалось приобрести кое-какую технологическую документацию.
В 1916 г. в Стекольном городке (по территории которого ныне проходит улица Профессора Качалова) началось строительство цеха оптического стекла, который возглавил Н.Н. Качалов. С 1917 г. в работе цеха возникли огромные трудности, но её тем не менее удавалось продолжать до 1920 г., когда цех был окончательно остановлен и законсервирован. Усилиями директора Государственного оптического института Д.С. Рождественского работа цеха была возобновлена в 1924 г. На его основе был создан Завод оптического стекла, техническим руководителем которого стал Н.Н. Качалов. В июне 1926 г. завод произвёл первый образец высококачественного русского оптического стекла, которое позволило в последующие годы удовлетворить основные нужды отечественной промышленности.
В 1930 г. Н.Н. Качалов стал доктором технических наук и профессором, в 1933 г. – членом-корреспондентом АН СССР. В 1947 г. ему была присуждена Сталинская премия. В 1948 г. он стал одним из основателей и руководителей Института химии силикатов, где трудился до своей смерти в 1961 г. Похоронен на Литераторских мостках Волкова кладбища.
Женой Н.Н. Качалова была актриса Елизавета Ивановна Тиме (1884-1968), блиставшая на сцене Александринского театра ещё в эпоху Серебряного века. Единственный фильм, в котором её можно увидеть, – «День солнца и дождя», где она играет (на 23-28 и 43-46 мин.) по сути автобиографическую трагическую роль актрисы немого кино, давно пережившую своё время (фильм был снят в последний год её жизни).