Военная карьера ребенка была определена традициями семьи. Род Обручевых нельзя назвать древним. Его основатель – Афанасий Федорович, сын штык-юнкера, архангельский дворянин, кавалер ордена Св. Георгия 4-й степени, дослужился до инженер-генерал-майора. Афанасий Федорович участвовал в защите Оренбурга в годы восстания Пугачева, укреплял и строил Новодвинскую, Динамюндскую, Рижскую, Фридрихсгамскую и Бобруйскую крепости. Он отличался умением удовлетворить взыскательность самого требовательного начальства и заслужить симпатии местного населения. «Лучшим тому доказательством служит подаренная медаль, выбитая по случаю празднества столетнего подданства Риги Российской державе; эти медали раздавались одному генералитету, из полковников же удостоен сего лестного подарка мой Папенька», – вспоминал позже Н. А. Обручев7. Н. А. Обручев неоднократно получал благодарности Александра I и Николая I. После смерти Афанасия Федоровича 17 августа 1827 года Н. А. Обручев на аудиенции у Николая I получил личное соболезнование императора: «Вы ездили в Финляндию, вы лишились вашего батюшки, жалею о вашей потере»8.
Из 19 детей А. Ф. Обручева 13 умерло во младенчестве. В 1802 году родился отец Н. Н. Обручева9, который, окончив Второй кадетский корпус вторым по успеваемости, начал службу прапорщиком в лейб-гвардии Литовском полку10. 19 мая 1837 года полковник Николай Афанасьевич Обручев, командир Самогитского гренадерского полка, стоявшего тогда в Бронницах (недалеко от Новгорода), скоропостижно скончался – вдова с семью малолетними детьми оказалась в крайне тяжелом финансовом положении. По ходатайству ген.-л. сенатора И. П. Пущина и начальника штаба Военно-учебных заведений полк. Я. И. Ростовцева перед великим князем Михаилом Павловичем император Николай I назначил вдове полковника Обручева пенсию в 428 рублей серебром (1500 руб. ассигнациями) в год, мальчики – Афанасий и Николай – были приняты в Александровский сиротский кадетский корпус, а дочерей определили в Смольный институт. Мария Лукинична сама отвезла сыновей в корпус и переехала в Петербург. Финансовое положение семьи оставалось долгое время тяжелым.
Смерть отца, отрыв от семьи были сильным ударом для семилетнего ребенка. Поддержку, оказанную в это время двоюродным братом, будущим академиком А. Ф. Бычковым11, Н. Н. Обручев запомнит навсегда. В 1890 году, поздравляя Бычкова с 50-летием его служебной деятельности, он писал: «Поздравляю и себя с пятидесятилетием нашей родственной дружеской жизни. Припоминаю твое первое появление к кадетику Александровского корпуса, твой первый фунт конфект… твое постоянное участие ко мне как к младшему, но якобы равному тебе брату. Спасибо, мой дорогой,