С 1919 в Красной Армии, участник боёв на Западном фронте. В 1925 – военком кавалерийского полка, тяжело ранен в Туркестане.
В 1928 окончил Военно-политический институт им. Толмачёва и до 1940 работал научным сотрудником Ленинградского Истпарта. В 1940 защитил докторскую диссертацию, с этого же года – профессор ЛГУ. В 1949 стал заведующим кафедрой основ марксизма-ленинизма, а затем – деканом исторического факультета.
В сентябре 1949 был обвинён в троцкизме, арестован и осуждён на 25 лет, реабилитирован в 1954.
С 1964 – и. о. заведующего кафедрой истории КПСС, с 1968 – профессор кафедры истории советского общества.
Основные труды Н. А. Корнатовского посвящены истории Октябрьской революции, гражданской войны и установления советской власти в различных регионах России.