À Bucarest, il a travaillé dans l'atelier du peintre tchèque Anton Chladek ; par la suite il a exécuté des icones (églises Baicoi et Caldarusani) et des peintures murales (églises Zamfira et Agapia). Suite à l'intervention de Mihai Kogalniceanu, il sera boursier à Paris en 1861. Dans l'atelier de Sébastien Cornu, il est collègue avec Renoir. Il exécute au Louvre des copies d'après les toiles de Gericault, Rubens, Rembrandt… Les étés, jusqu'en 1869, il peint à Barbizon, en plein air.
De retour en Roumanie, il entreprend un spectaculaire renouvellement du langage plastique. Dans un style ou l'on reconnaît le filon de la peinture murale traditionnelle mais aussi l'expérience impressionniste, Nicolae Grigorescu s'affirma comme fondateur de la peinture roumaine moderne, suivi par Andreescu et Luchian.
L'expérience de la peinture en plein air confère à sa palette de la luminosité et au style de construction plastique un inédit mélange de rigueur et de spontanéité. Si le réel est conservé dans le plan profond de la composition, à la surface l'on perçoit le jeu des incidents ; le concret est enregistré sous le flux changeant de la lumière.