В конце августа курсанты возвратились в Киев для окончания учебы. В начале октября 1940 г. выпускники училища одели новую форму офицеров – танкистов. Дальнейшая служба Николая проходила в Московском военном округе, в 14 танковой дивизии, которая дислоцировалась в Наро-Фоминске.
С началом Великой Отечественной войны 14 танковая дивизия была приведена в боевую готовность и эшелонами была отправлена на Западный фронт.
Первое боевое крещение у Николая Попова произошло 06.07.1941 г. на одном из участков старой западной границы СССР. Шли ожесточенные сражения. Наши танки Т-7 по нескольку раз ходили в атаку против немцев. В дивизии, где служил Николай Иванович имелись и новые танки - Т-34 и КВ – 2. Однако силы были явно не равные, и наши части с тяжелейшими боями отступали.
В августе 1941 г. 14 танковая дивизия была расформирована в отдельные танковые батальоны. Николай был назначен помощником командира роты по технической части 59 отдельного танкового батальона.
В сентябре 1942 г. Николай подал заявление в коммунистическую партию и стал кандидатом в члены ВКП(б).
В батальоне, котором служил Николай, в то время не было танков, оставались только колесные транспортные машины. И этот батальон был отправлен самоходом в г. Ульяновск в состав 26 запасного танкового полка. С ноября 1941 г. по январь 1942 г. формировалась 41 танковая бригада, в ее составе в должности командира взвода обеспечения танкового батальона отправился на фронт Николай Попов.
Под Москвой в г. Пушкино 41 танковая бригада получила новые танки Т -34, новый колесный транспорт, и 2 мая 1942 г. двинулась на запад, к передовой линии. Данная бригада еще какое – то время находилась в Резерве Верховного командования. Данная 41 танковая бригада, а так же 24 танковая бригада, 70 танковая бригада входили в состав 5 танкового корпуса, которым командовал генерал-майор Сахно.
В течение лета 1942 г. по приказу Ставки Верховного Главного командования 5 танковый корпус выполнял маневры по Западному фронту, а в декабре 1942 г. был введен в бой под г. Ржевом. В течение нескольких дней шли ожесточенные бои, железнодорожная станция несколько раз переходила из рук в руки. С обеих сторон были огромные потери. Взвод обеспечения, которым командовал Николай доставлял на передовую позицию снаряды и горючее для танков. Которые заправляли под огнем противника, и танки снова шли в бой.
В период этих боев в декабре 1942 г. Попова Николая приняли в ряды ВКПб. В марте 1943 г. 41 танковая бригада в составе 5 танкового корпуса участвовала в боях южного участка западного фронта в районе г. Жиздра. Бригада пошла в атаку, и после ожесточенных боев советские танки ворвались в село и выбили немцев. Бой продолжался до глубокой ночи. В танках оставалось мало горючего и боеприпасов. Николая вызвали в штаб батальона и назначили начальником колонны машин, на которых должны были быть доставлены необходимые снаряды и горючее. В состав колонны входили 2 машины со снарядами, 2 цистерны с дизельным топливом, цистерна с бензином, продовольственная машина с кухней и танк Т-34 для сопровождения колонны машин.
Маршрут движения проходил по нейтральной зоне. Советская колонна только подъехала к ручью, где мост оказался разрушенным, как немцы открыли огонь из кусов. Стреляли из автоматов и пулеметов. Хотя колонна двигалась в ночи, однако, силуэты машин на фоне белого снега и вспышек выстрелов, были видны противнику хорошо. Еще выдавал шум работающих моторов. Одним из выстрелов ранило одного из водителей, его машина загорелась. Она была с боеприпасами, которые тут же начали рваться. Нашим бойцам удалось протолкнуть продовольственную машину с кухней мимо разрушенного моста, и она двинулась дальше к нашим танкистам.
На огонь немцев был открыт ответный огонь со стороны Т – 34 и из автоматов, а в это время остальные машины из колонны смогли укрыться в ложбине, и были спасены. Немцы не смогли уничтожить взвод сопровождения. Огонь из был очень сильный. От пулеметной очереди загорелось сиденье машины с цистерной горючего. Вместе с водителем Николай быстро вытащил сиденье на снег и огонь был потушен. Когда все успокоилось и затихло, под покровом ночи колонна добралась до своих и обеспечила танкистов всем необходимым. За эту операцию Николай Иванович Попов был награжден орденом «Красная Звезда».
(Н.И. Сухнева, Живая память, Сыктывкар, 2000, с. 28-36; Сухнева Н. И., 40лет из 400 (по воспоминаниям слобожан), Сыктывкар, 2008, с.57-60, Фонды Музея Боевой Славы при МУ ДО «Центр детского творчества», оп. 1).
В Наградном листе, о представлении к ордену Красной Звезды говорится: «Командир взвода техобеспечения, в дальнейшем заместитель командира роты тов. Попов Н. И. проявил себя высоко дисциплинированным офицером, в совершенстве знающем свое дело, с честью выполняя свой служебный долг, во время неоднократных боевых действий проявил себя энергичным и знающим свое дело офицером. Под его личным руководством в трудных условиях восстановлены десятки машин, доставляющих необходимый груз на передовую линию. В районе Бычиха – Городок – Витебск под огнем противника лично эвакуировал 7 подбитых машин с поля боя и сам лично принимал участие в их быстром восстановлении».
(Приказ подразделения №: 11/н от: 15.06.1944, Издан: 41 тбр, Архив: ЦАМО, ф. 33, оп. 690155, ед.хранения: 3893)
С 1944 г. по 1949 г.г. – учеба в Академии бронетанковых и механизированных войск. Закончил ее в звании «Инженер – майор». 19 лет прослужил в в/ч 68054 в с. Кубинка Московской области. В 1968 году Николай Иванович уволен в запас. В 1986 году еще проживал в Москве.