Né à Paris, fils d'un garçon de recette à la Banque de France, il fait ses études au lycée Turgot. Il apprend le piano. En 1914, il est employé de banque, avant d'être mobilisé en 1916. De retour à la vie civile, il devient dessinateur humoristique au Canard enchaîné notamment, tout en essayant de se produire comme chansonnier dès 1920.

Il débute aux Noctambules en s'accompagnant lui-même au piano; Il passe ensuite à La Pie qui chante. À partir de 1927, il participe aux revues du Théâtre de Dix-Heures : Ah! la bonne heure (1927), C'est l'heure exquise (1928).

Noël-Noël ne cesse à cette époque d'écrire et de composer: Le chapeau neuf, L'enterrement, Souvenir d'enfance, La soupe à Toto, Les étrennes… Il enregistre ces chansons qui illustrent les petits faits de la vie quotidienne, en 1931 pour la firme Odéon.

Avec La Prison en folie (Henry Wulschleger, 1930), il commence une carrière d'acteur au cinéma. On le retrouve, entre autres, dans Mistigri (Harry Lachman, 1931), Monsieur Albert (Karl Anton, 1932), L'Innocent (Maurice Cammage, 1937), dont il est le co-scénariste. Sur le plancher des vaches (Pierre-Jean Ducis, 1940) dont il est scénariste.

Paul Colline, chansonnier et scénariste, lui confie le rôle d'Adémaï Joseph, petit paysan naïf et rusé, victime d'innombrables mésaventures qu'il incarne dans quatre films :

Adémaï et la Nation armée (1932)
Adémaï aviateur (1934)
Adémaï au Moyen Âge (1935)
Adémaï bandit d'honneur (1943)

Toutefois, dans le dernier volet Adémaï au poteau-frontière (1949), le personnage est incarné par Paul Colline lui-même.

Il devient une vedette et se produit plus rarement sur scène. Toutefois, il passe à l'A.B.C., chaque fin d'année à partir de 1934. D'octobre 1938 à la guerre, il anime une émission sur Radio-Cité aux côtés de Saint-Granier. Il continue de se produire sur scène pendant l'occupation, à l'A.B.C. (octobre 1940), à l'Européen (décembre 1940), au Théâtre de Dix-Heures (mai 1941), à l'Etoile (mai 1943). Il est ensuite interdit par les nazis après avoir chanté Vaches de boches.

En 1945, il tient le rôle de Clément Matthieu dans La Cage aux rossignols, en plus de participer au scénario et aux dialogues. C'est ce film qui inspira Les choristes.

Son plus grand rôle est sans doute celui qu'il tint dans le Père tranquille (1946), où il joue le rôle d'un Français moyen, apparemment homme égoïste surtout préoccupé par ses orchidées, en fait chef d'un réseau de la Résistance. Ce film permet à Noël-Noël d'abandonner pour quelque temps les rôles comiques, mais il y revient très vite, notamment avec les Casse-pieds (1948).

En 1950, il réalise La Vie chantée, film dans lequel il interprète ses succès : Les Polonais, Le maladroit, Les départs, Mariage mondain, Le rasoir du coiffeur…

Parmi les grands succès d'audience, il faut noter À pied, à cheval et en voiture (1957), film qui sera suivi un an plus tard par À pied, à cheval et en spoutnik, dont Noël-Noël sera le scénariste (il avait déjà participé à la réalisation du Père tranquille).

Il joue encore dans Messieurs les ronds-de-cuir (1959), puis dans Les Vieux de la vieille, film dans lequel il partage l'affiche avec Jean Gabin et Pierre Fresnay, et où il campe un formidable personnage, plein de malice et de tendresse. Il abandonne ensuite peu à peu l'écran. Il tente sa chance comme réalisateur en 1971 avec Le Voyageur des siècles, film dont l'intrigue est basée sur une machine à remonter le temps.

Par la suite, Noël-Noël s'éloigne du cinéma, vivant une vieillesse tranquille à Nice, où il s'éteint le 4 octobre 1989. Il est inhumé à Ambernac en Charente.

Il contribua à la création du Festival de Confolens, festival d'arts et traditions populaires du monde. En souvenir de lui, la ville de Confolens attribua son nom à l'un de ses collèges (de son vivant).