После начала Великой Отечественной войны, накануне немецкой оккупации, семью Вороновых эвакуировали в Саратовскую область[3]. Николай был призван в ряды РККА в 1941 году Актарским райвоенкоматом Саратовской области. В конце 1941 года был направлен в пулемётно-миномётное училище, однако оно было закрыто до того, как Воронов успел его окончить, и курсантов направили на фронт[3].
В течение года служил в 220-м стрелковом полку[4], затем участвовал в боях на подступах к Сталинграду (первоначально — в рядах формировавшейся в Пензе62-й стрелковой дивизии). У Камышина пулемётная рота, где служил Воронов, оборонялась до вступления в бой немецкой артиллерии. Подразделение понесло тяжёлые потери, и остатки личного состава были присоединены к 343-й стрелковой дивизии. В составе этого формирования Воронов участвовал в сражении за Мамаев курган, где получил своё первое ранение — осколочное в левую ногу[3]. 25 декабря 1942 года получил пулевое ранение в ногу, поддерживая пулемётным огнём контратаку своих батальонов[5][6]. За бои на Мамаевом кургане получил также свою первую медаль «За отвагу»[4].
Лечился после ранения в офицерском госпитале в Александровке недалеко от Сталинграда[7]. В дальнейшем воевал в составе 73-й гвардейской стрелковой дивизии[2]. После Сталинграда, летом 1943 года, принял участие в сражении на Курской дуге. Участвовал в освобождении Дергачей (Харьковская область). По собственным воспоминаниям, в этом бою, будучи вооружён станковым пулемётом «Максим», остановил отход моторизованной колонны противника[4]. Также участвовал в боях за освобождение сёл Котовки и Варваровки в Кировоградской области. Получил контузию, когда снаряд попал в установленный перед ним пулемёт, а затем третье ранение в ступню (при неудачной попытке ночной атаки у села Верблюжка Кировоградской области[6]). После выписки из госпиталя перешёл из пулемётчиков в радисты благодаря довоенному опыту работы в радиоузле[3].
В ходе боевых действий форсировал Днестр, Буг, Ингулец[3], освобождал Молдавию, Румынию, Болгарию, Венгрию и Югославию[2]. За 1944 год трижды награждён медалью «За отвагу»[4]. В приказе по 211-му гвардейскому стрелковому полку 73-й дивизии от 1 августа 1944 года отмечалось, что «тов. Воронов прошёл боевой путь от Сталинграда до Днестра. Работая радистом всегда бесперебойно обеспечивал работу радиостанции, тем самым способствовал выполнению боевых задач подразделения»[8]. 18 сентября был удостоен очередной медали за бой в августе у села ВойнескоМолдавской ССР, где «обеспечивал командование батальона радиосвязью с КП полка идя в передних рядах подразделения под непрерывным огнем противника… и непосредственно участвовал в бою, сам лично уничтожил из своего оружия до 7 немецких солдат»[9]. Наконец, приказом от 12 ноября Воронов был награждён за действия в ходе освобождения Белграда 16-21 октября. В приказе говорилось: «Под сильным обстрелом противника вместе со стрелковым отделением он первым переправился через мост на левый берег реки Сава и корректировал огонь нашей артиллерии. Вместе с бойцами стрелковых подразделений отбивал контратаки немцев»[10]. Участвовал в параде освободителей Белграда 20 сентября 1944 года[5].
В феврале 1945 года награждён медалью «За отвагу» за то, что «в боях при расширении плацдарма на правом берегу реки Дунай… беспрерывно держал связь батальона с КП полка во время нахождения батальона в окружении 26.II.1945 года в районе села Каранац. Участвуя в отражении контратаки противника он лично уничтожил одного солдата-немца и в полной исправности вынес рацию»[11]. Участвовал в операции у озера Балатон. Конец войны встретил в Австрии, где участвовал во взятии города Вильдона. 9 мая впервые оказался на расстоянии прямой видимости от Альп[4]. Вернувшись домой, Алексей Воронов узнал, что и его отец Николай тоже прошёл всю войну в действующей армии и порой воевал лишь в нескольких километрах от сына[5].
По возвращении с фронта снова работал в радиоузле, а когда в посёлке Тошковка открылся клуб, перешёл туда в качестве киномеханика, проработав в этом качестве почти 40 лет[3]. Член ВКП(б)/КПСС[источник не указан 1575 дней]. Обстоятельства многократных награждений медалью «За отвагу» стали известны лишь случайно, при оформлении пенсии[7].
После выхода на пенсию проживал в городе Первомайске[2].