Николай Семёнович Петров родился в городе Ставрополь в семье рабочего. Русский.
В Красной Армии с 1941 года. На фронте Великой Отечественной войны с июня 1942 года. Механик-водитель танка 380-го танкового батальона (174-я танковая бригада, 17-й танковый корпус, Воронежский фронт) старшина Петров отличился в Сталинградской битве.
с 1 по 14 июля 1942 года ежедневно по 2-3 раза водил свою машину в бой, вместе с другими членами экипажа уничтожил 9 орудий, 4 миномётных батареи, 6 танков.
14 июля 1942 года был смертельно ранен в бою.