На фронте с августа 1941г.

Воевал в составе 577 отдельного автотранспортного батальона.

К февралю 1944г. парторг 346 отдельного пулеметно-артиллерийского батальона (ОПАБ) 152 укрепленного района (УР).

С 12 октября 1943г. части 152 укрепленного района занимали рубеж обороны юго-восточнее Бабиновичи, по восточному берегу рек Верхита, Черница.

С 22 по 25 февраля 1944г. батальон поддерживал действия частей 220 стрелковой дивизии по прорыву обороны противника на западном берегу р.Черница севернее д.Бабиновичи. Николай Степанович находился в боевых порядках батальона.

Приказом от 10 апреля 1944г. старший лейтенант Полубояринов был награжден медалью «За отвагу».

К январю 1945г. заместитель командира батальона по политчасти 787 стрелкового полка 222 стрелковой дивизии.

В боях за г.Калиш (Польша) повел роту в обход противника и ворвался в селение Шмарез, захватив 4 исправных орудия. В период боев находился в передовых подразделениях.

Приказом от 16 марта 1945г. был награжден орденом Красного Знамени.

Капитан Полубояринов был уволен в запас 20 декабря 1945г.

В честь 40-летия Победы награжден орденом Отечественной войны II степени.