13 марта 1915 года в семье Сергея Афанасьевича и Прасковьи Ивановны Толмачёвых в г. Ростове-на-Дону родился сын Николай. Отец работал на железной дороге, мать была домохозяйкой. Вскоре отца по работе перевели в г. Орёл. Там Николай закончил школу и поступил в Педагогический институт. Он учился и преподавал в школе математику и физику,  хорошо владел немецким языком.

После третьего курса его призвали в армию. С 10 февраля по 2 декабря 1941 г. Николай Сергеевич учился  на Окружных курсах младших политруков Сталинградского военного округа (г. Камышин), после окончания которых, в звании младшего лейтенанта, был направлен на Волховский фронт Северо-Западного военного округа, в минометный батальон № 1249 комиссаром. Холод, зима, тяжелые бои, полевая кухня до них не доезжала, еду варили на костре из убитых лошадей. Убитых не хоронили, складывали в штабеля. В одном из них однажды оказался и Николай Сергеевич. 29 января он был ранен в спину, его признали погибшим. Солдаты решили похоронить своего командира, но он оказался живым, только сильно замерзшим. Его срочно отвезли в госпиталь. Благодаря этим людям Николай Сергеевич остался жив. После госпиталя его направили на Калининский фронт командиром пулеметной роты в г.Ржев. В конце февраля 1943 г. Николай Сергеевич получил второе ранение (лишился глаза), после чего был признан инвалидом Отечественной войны и отправлен в тыл. В мае 1943 г. ему присвоили звание лейтенанта. На этом война для него закончилась.

Орел был занят немцами, и Николай Сергеевич остался в Москве. В мае 1943 г. ему было присвоено звание лейтенанта. Летом 1943 г. он преподавал военные дисциплины в Московском ремесленном училище металлистов. В августе 1943 г. он устроился на работу на студию «Диафильм», где проработал 50 лет. В Москве он встретил своя будущую жену, Надежду Ивановну, которая вернулась из эвакуации с маленьким сыном Лёней (ее первый муж ушел в ополчение и погиб в первые месяцы войны). Они поженились. В 1945 году у них родилась дочь Татьяна. В 1949 родилась вторая дочь Ольга.

Николай Сергеевич награждён орденами «Отечественная война» и «Красная звезда», медалями «За победу над Германией», «За доблестный труд в Великой Отечественной войне» и др.