Участник Советско-финляндской войны. Выполнил 37 боевых вылетов.

Указом Президиума ВС СССР от 21 мая 1940г. лейтенант Петров был награжден орденом Красной Звезды.

Служил в составе 16 скоростного бомбардировочного авиаполка.

В период с 26 июня по 01 ноября 1941г. совершил 26 боевых вылетов на бомбардировку войск противника.

Указом Президиума ВС СССР от 24 февраля 1942г. старший лейтенант Петров был награжден орденом Красного Знамени.

К декабрю 1941г. в составе 215 отдельной разведывательной авиационной эскадрильи особого назначения (командир- капитан Берман Семен Давидович, комиссар- старший политрук Артемьев Борис Павлович. 

Назначен штурманом эскадрильи.

26 апреля 1942г. эскадрилья обращена на формирование 4 дальнего разведывательного авиационного полка (командир- майор Берман Семен Давидович, военком- батальонный комиссар Артемьев Борис Павлович). На вооружении полк имел самолеты Пе-2, Пе-3, впоследствии,  американские самолеты «Аэрокобра».

В январе 1943г. командование полком принял подполковник Артемьев Борис Павлович.

В июне 1943г. полк был преобразован в 98 отдельный гвардейский разведывательный авиаполк. 

Николай Петрович совершил 16 успешных боевых вылетов на разведку в районы Смоленск, Витебск, Орша, Резекне, Рига, Псков, Нарва, Бреслау, Таллин. 29 августа 1944г.- вылет на полный радиус действия самолета Пе-3-Бис- на Будапешт. В воздушных боях сбил истребитель Хейнкель.

24 сентября 1944г. гвардии майор Петров был представлен к ордену Суворова III степени, приказом от 30 декабря 1944г. награжден орденом Отечественной войны I степени.

05 октября 1944г. командиром полка был назначен гвардии подполковник Звонцов Федор Федорович.

За долголетнюю и безупречную службу в ноябре 1944г. Николай Петрович был награжден медалью «За боевые заслуги».

Приказом от 29 мая 1945г. гвардии майор Петров был награжден орденом Отечественной войны II степени.

Награжден медалями «За оборону Москвы», «За оборону Ленинграда», «За оборону Сталинграда».

Награжден медалями «За взятие Берлина», «За освобождение Праги», «За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941-1945 гг.».

За долголетнюю и безупречную службу в 1948г. награжден орденом Красной Звезды.

Гвардии майор Петров был уволен в запас 15 апреля 1948г.