Родился в с. Михайловка Свердловского района Джамбулской области. Казах Старшего жуза.

Окончил Казахский Политехнический институт им. В.И.Ленина (1978), Минские Высшие курсы КГБ СССР (1980-82) и высшее учебное заведение КГБ СССР в Москве. Доктор политических наук.

Генерал-майор с августа 1999. Генерал-лейтенант с мая 2002.

В 1978-80 – инженер, старший инженер отдела автоматизации "КазНИИгипрофосфор". В 1982-86 – младший оперуполномоченный, оперуполномоченный, старший оперуполномоченный УКГБ СССР по Ставропольскому краю. В 1986-93 – старший оперуполномоченный, начальник отделения, старший инспектор, зам. начальника, начальник отдела УКГБ/УКНБ по Алма-Атинской области.
В 1993-97 – зам. начальника, нач-к управления, начальник Главного управления (контрразведки) КНБ РК.
В 1997 – начальник Департамента перспективного развития КНБ РК.
В 1997-1998 – начальник УКНБ по Павлодарской области.
С сентября 1998 – заместитель председателья КНБ РК, одновременно, в 1998-1999 гг. – и.о. директора Службы "Барлау/Разведка" /внешняя разведка/ КНБ РК.
С ноября 2001 – 1-й заместитель председателя КНБ РК.
декабрь 2001–22 февраля 2006 - председатель КНБ РК. (подал в отставку в связи с причастностью сотрудников спецназа КНБ "Арыстан" к убийству экс-министра А.Сарсенбаева).
В 2006-02.2008 - начальник Академии КНБ РК.
С 20 февраля по 4 сентября 2008 - советник Президента РК.
С 25 сент. 2008 - 7 авг. 2009 - вице-президент АО "Национальная атомная компания "Казатомпром".
В ? - 26.07.2011 - член коллегии КНБ РК.

С мая 2013 - член совета директоров - независимый директор АО "НК "Казахстан инжиниринг",

26 декабря 2016 задержан КНБ РК по подозрению в совершении преступлений, предусмотренных ст.185 ч.3 ("Разглашение государственных секретов") и ст. 362 ч.3 ("Превышение власти и должностных полномочий") Уголовного кодекса РК.

24 августа 2017 судом Акмолинского гарнизона приговорен к 7,5 г. л/с с пожизненным лишением права занимать должности на государственной службе. Внесено представление о лишении Дутбаева Н.Н. воинского звания "генерал-лейтенант" и государственной награды. Признан виновным в разглашении государственных секретов в соответствии со ст.172 УК РК, превышении служебных полномочий (ст. 451 УК РК). 1 февраля 2018 года военный суд Акмолинской области вынес еще одно решение по делу генерала Дутбаева. Нартай Дутбаев и двое других фигурантов обвинялись в хищении вверенного чужого имущества ЗАО "Республиканский центр "Казимпэкс", легализации имущества, полученного преступным, и злоупотреблении служебным положением. Дутбаев был признан виновным в совершении преступлений, предусмотренных статьями: "Злоупотребление властью", "Присвоение или растрата вверенного чужого имущества" в редакции 1997 года, а "Легализация денег или имущества, полученных преступным путем", и приговорен к 10 годам лишения свободы. С применением закона об амнистии срок составил 5 лет лишения свободы.
Итого, с учетом уже имеющегося срока наказания, Нартаю Дутбаеву назначено 12 лет лишения свободы, с конфискацией имущества, добытого незаконным путем, с пожизненным лишением права занимать должности на государственной службе

22 янв. 2019 г. Кассационной коллегией по уголовным делам Верховного суда РК сократила срок с 12 до 11 лет л/с.
В 06.2020 - освобожден по УДО.

Награжден орденом "Барыс/Барс" 2-й степени (май 2004).

/в окт. 2017 г. по тому же делу арестован и брат - Рустембек Дутбаев.