Nikolaï Batiouk est né le à Ochtir, dans la région de Soumy aujourd'hui en Ukraine.
Il s'engage dans l'armée rouge en 1927 et adhère au parti communiste en 1930. Il gravit les échelons depuis le grade de simple soldat pour arriver commandant de régiment en 1941, après avoir suivi les cours de l'école d'officiers en 1938.
Il commence la Seconde Guerre mondiale comme commandant du 89e régiment d'infanterie à Kaunas, combat au sein du front du Nord-Ouest et il est blessé le dans la région de Demiansk.
Dans la seconde moitié de septembre sa division est affectée à la 62e armée au sein du front de Stalingrad. Elle arrive dans la ville le et se trouve positionnée dans le centre de la ville, notamment sur le Kourgane Mamaïev qui connaît des combats particulièrement violents.
le lieutenant-colonel Batiouk travailla beaucoup à développer des tactiques de combats urbains. Il attacha aussi beaucoup d'attention au développement du mouvement sniper et sa division compte plusieurs snipers célèbres notamment Vassili Zaïtsev.
En il succomba à une crise cardiaque sur le front du Donetz alors que sa division prenait part à une offensive de diversion alors que se déroulait la bataille de Koursk.