Карьера у артиста складывалась отлично. Не менее яркой была его личная жизнь. У Гриценко было огромное количество поклонниц. Его любили люди разных поколений.
Первой супругой актера стала Ирина Бунина. В этом союзе не было детей. Второй раз Николай Олимпиевич создал семью с Инной Малиновской. Она тоже была актрисой. Инна родила дочку Екатерину.
В актерской среде Гриценко считали Казановой, который не упускал случая поухаживать за красивой женщиной. О романах мужчины ходили легенды. У Гриценко были серьезные отношения с Галиной Кмит.
Женщина была фотографом. Говорили, что Николай хотел жениться на возлюбленной, но муж не хотел ее отпускать. В скором времени Галина родила мальчика. Его назвали Денисом. Гриценко, опасаясь алиментов, не стал признавать наследники. Кмит дала сыну фамилию супруга. Николаю Олимпиевичу не довелось увидеть наследника.
В конце жизни мужчина начал болеть. У него был рассеянный склероз. Помимо этого, актер начал злоупотреблять спиртными напитками, и его здоровье ухудшилось. Гриценко поместили в психиатрическую больницу. Говорили, что его туда отправила вторая жена.
Когда мужчина, у которого были провалы в памяти, из общего холодильника взял чужую пищу, его избили больные. Организм Гриценко был ослаблен, и после побоев мужчина умер. Он ушел из жизни в 1979 году.