Знакомство Николая Ге с Костомаровым произошло в 1845 году в Первой киевской гимназии, где художник слушал его курс русской истории. В своих воспоминаниях художник писал, что Костомарова любили все студенты без исключения. Он никогда не ставил высокие или низкие баллы за успеваемость, доверяя это ученикам и полностью полагаясь на добросовестность каждого. Его лекции пользовались небывалым успехом, это были «духовные праздники», по выражению Ге.

Портрет Николая Ивановича Костомарова (1817–1885) художник написал в Санкт-Петербурге, куда переехал из Москвы в 1870 году. К этому времени Костомаров был уже известным ученым, издавались его научные труды по истории России и Украины. Позади была ссылка за организацию тайного общества «Кирилло-Мефодиевское братство», которое продвигало смелые идеи объединения славянских народов. После помилования, когда был снят запрет на издание и преподавание, Костомаров возглавил кафедру русской истории в Петербургском университете.

В 1870-е годы Ге под влиянием Костомарова создал несколько картин на сюжеты из русской истории. В свою очередь ученый написал большой очерк о картине Ге «Петр I допрашивает царевича Алексея Петровича в Петергофе» (1871). Художник часто посещал «вторники» Костомарова, где собирались передовые люди демократических взглядов для обсуждения самых животрепещущих проблем современности. В ответ историк охотно приходил для общения с творческой интеллигенцией на «четверги» к Ге.

На портрете представлен образ ученого, русского интеллигента, скромного человека, спокойно позирующего художнику. Выразительный взгляд умных проницательных глаз направлен прямо на зрителя, без смущения, словно готового откровенно поделиться своими мыслями. Живописец виртуозно использует теплые охристые цвета в передаче лица и рук, глубокий темный, практически черный цвет в изображении фона и костюма и добавляет по контрасту ярко-белое пятно манишки в центре композиции.

Авторское повторение портрета 1878 года находится в Львовской картинной галерее (Украина).