Николай Петров родился 4 августа 1938 года в Красноярском районе, Самарской области. Детство прошло в деревне. В юношестве Николай Федорович переехал жить в город Куйбышев. Там поступил на факультет заочного обучения, который окончил в 1958 году, получив квалификацию киномеханика 1-й категории. Работал в различных кинотеатрах города.
В 1956 году, товарищ Николая Эдуард Кунц уговорил записаться в спортивную секцию по борьбе самбо. Вскоре Николай Фёдорович добился больших успехов в спорте, получив титул чемпиона Куйбышевской области. Позже заработал звание мастера спорта Советского Союза, одним из первых в городе Куйбышеве, выполнив в 1961 году соответствующий норматив. Первыми тренерами Петрова являлись Николай Макаров и Иван Песоцкий.
С 1961 года вступил в должность общественного тренера в клубе «Динамо». Денег за эту работу не получал, и потому вынужден работать киномехаником и разнорабочим. В том же году поступил учиться в Высшую школу тренеров, которую окончил отлично с красным дипломом.
В апреле 1964 года Николай Фёдорович назначен штатным тренером Куйбышевского Областного Совета «Динамо». В первую волну его учеников входили: Юрий Афонин, Валерий Горшенин, Владимир Петров, Валерий Полищук, Вячеслав Архипов, Давид Рудман, Алексей Шор, Олег Карпусь. Также тренировал Тагира Хайбулаева, Хабиля Бикташева. Удостоен почетных званий Заслуженный тренер РСФСР в 1972 году и Заслуженный тренер СССР в 1982 году.
В 2013 году Николай Петров торжественно награждён Орденом дружбы.