Война застала Николая Ивановича в г. Мичуринске Тамбовской области, где он работал столяром в воинской части по ремонту вагонов подвижного состава. В 1941 году по разнарядке был отправлен под Саратов копать противотанковые рвы, после чего почти сразу был мобилизован в армию и направлен в Среднюю Азию. Проходил обучение воинской специальности в г. Самарканде в 1-м запасном кавалерийском полку. 

Попал на фронт в составе 86 полка 32-й дивизии 3-го кавалерийского корпуса. Овладел несколькими видами оружия: противотанковым ружьём (ПТР), станковым пулеметом "Максим", полковым 76-мм орудием, короткоствольной 45-мм противотанковой пушкой. Первоначально входил в состав артиллерийского расчёта заряжающим, после - наводчиком, после прохождения сержантских курсов - командиром орудия в звании сержанта. 

Участвовал в обороне Сталинграда. После Сталинградской битвы 3-й кавалерийский корпус был переброшен на Калининский фронт, затем - под Смоленск. После долгих и изнурительных боёв часть оказалась в Белоруссии, 31 декабря 1943 г. Николай Иванович был тяжело ранен в сражении под Витебском. Потерял много крови перед тем, как его доставили в санпункт. Рядом оказался знакомый коневод, вовремя оказавший помощь, без которой Николай Иванович мог и не выжить. Рана долго не заживала и носила характер увечья, медицинская комиссия признала Николая Бабайцева негодным к дальнейшему прохождению службы. В 1944 году после Раменского пересыльного пункта поступил в распоряжение Люберецкого военного комиссариата, по направлению которого прибыл в посёлок Котельники на бывший завод № 527.