Окончил семь классов.
В 1936 был призван в ряды РККА.
Учился в Иркутской военной школе авиатехников и в лётно-планёрной школе, в 1940 окончил Челябинское военно-авиационное училище.
На фронтах Великой Отечественной войны — с августа 1941. Стал одним из первых вылетать ночью на боевые задания: доставлял грузы, делал фотографии позиций противника в боевых условиях, бомбил вражеские объекты. Член КПСС с 1942. К маю 1945 только на бомбардировку позиций противника Николай Дмитриевич Пахотищев сделал 236 боевых вылетов.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 29 июня 1945 года за образцовое выполнение боевых заданий командования по уничтожению живой силы и техники противника и проявленные при этом мужество и героизм гвардии капитану Николаю Дмитриевичу Пахотищеву присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда».
В 1952 окончил Военно-Воздушную академию.
В 1965 полковник Николай Дмитриевич Пахотищев уходит в запас.
Жил в городе Серпухов Московской области.
В честь Николая Дмитриевича Пахотищева назван микрорайон в городе Тайшет. Имя Героя носит школа № 85 города Тайшета.
Был также награждён орденом Ленина, тремя орденами Красного Знамени, орденом Отечественной войны 2-й степени, двумя орденами Красной Звезды, медалями.