Er war der Sohn des Orientreisenden Carsten Niebuhr, studierte von 1794 bis 1796 Jura in Kiel und wurde danach Privatsekretär des dänischen Finanzministers. Im Jahre 1800 trat er in den dänischen, 1806 in den preußischen Staatsdienst ein. Vom Wintersemester 1810/11 an war er ordentliches Mitglied der Akademie der Wissenschaften in Berlin in der historischen Klasse und hielt an der neugegründeten Berliner Universität Vorlesungen über römische Geschichte. Niebuhr wurde zum Geheimen Staatsrat ernannt. Er gilt als erster Vertreter einer borussischen Geschichtsauffassung. Die Lehrveranstaltungen bildeten die Grundlage für sein Hauptwerk "Römische Geschichte", das 1811/12 entstand. Er vertrat von 1816 bis 1823 Preußen als Gesandter in Rom und lehrte anschließend an der Universität in Bonn. Niebuhr wohnte (1812) in der Berliner Jägerstraße (Mitte).