К февралю 1943 года в звании старшего лейтенанта состоял заместителем командира эскадрильи 126-го истребительного авиационного полка (6-й истребительный авиационный корпус); на его счету было 309 успешных боевых вылетов, 18 сбитых в воздушных боях самолётов противника (в том числе 9 — им лично).
27 февраля 1943 года в газете «Тревога» была опубликована заметка о том, что лётчики 6-го ИАК ПВО П. Н. Белясник и Н. С. Самохвалов внесли на постройку новых самолётов 45 тысяч рублей из своих личных сбережений[3].
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 28 апреля 1943 года за образцовое выполнение боевых заданий командования на фронте борьбы с немецко-фашистским захватчиками и проявленные при этом мужество и героизм старшему лейтенанту Самохвалову Николаю Степановичу присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда» (№ 935).
Погиб в авиационной катастрофе 14 августа 1944 года.
В поселке Почтовое в Бахчисарайского района на территории памятника воинам-односельчанам, павшим в боях на разных фронтах ВОВ установлен бюст героя [1]
В Симферополе именем героя названа улица в микрорайоне Свобода Киевского района Симферополя[5].
