Проф. д-р Николай Владимиров Цонев завършва средно образование ПМГ „Св. Климент Охридски“ – град Силистра. През 2002 г. завършва Икономически университет – Варна – бакалавър икономист, специалност Стокознание. През 2009 г.  се дипломира като лекар в МУ – гр. Варна, специалност „Медицина“. През 2015 г. има призната специалност  – „Медицинска онкология“.  

През 2010 г. започва работа (като специализант) в клиниката по Медицинска онкология, МБАЛ „Света Марина“ – Варна, където в последствие работи като лекар онколог. От 2018 г. е началник на Клиниката по Медицинска онкология. От 2019 г. е ръководител на направление “Онкологични клиники“ към УМБАЛ “Света Марина“.

От 2014 г. е назначен като хонорован асистент в катедра „Пропедевтика на вътрешните болести“ към Медицински университет – Варна, а от 2017 е редовен асистент. От 2018 г. е доцент към катедра „Пропедевтика на вътрешните болести“, а след това доцент към новосформираната катедра “Онкология“. През 2024 г. заема академична длъжност професор към същата катедра.

От 2019 г. е ръководител на Направление „Онкология и редки заболявания“ към Научноизследователския институт към МУ – Варна.

През 2016 г. получава титла “Доктор“ по научна специалност Медицинска онкология на тема: „Микрорибонуклеинови киселини miR-17, miR-21, miR-29a и miR-92 като потенциални маркери за оценка на риск от рецидив след адювантна химиотерапия при пациенти с карцином на колон“.

Доц. д-р Николай Цонев има редица участията в различни мастеркурсове на Европейското Училище по онкология (ESO), както и курсове за продължаващо медицинско обучение към  ESMO и др. сред които са Qualification Course/Seminar on Organization, management and conduct of a clinical trial, November 2012, специализиран курс за Антиангиогенезно лечение, Белгия (2014), Антиангиогенни терапия при рецидивирал платина-чувствителен карцином на яйчник и Мастерклас по Молекулярна Онкология, Прага, Чехия през 2015. 

Автор е на над 80 пълнотекстови публикации в България и чужбина, като първи автор има цитати във водещи научни международни списания. Представя резултати от собствено проучване на престижен международен конгрес ESMO Копенхаген (2016), като участва с резултати от научни проекти в над 30 световни научни форума.