Весной 1938 Кузнецов переехал в Москву и поступил на службу в НКВД, выполнял поручения в странах Европы. В 1942 году направлен в отряд специального назначения «Победители» под командованием полковника Дмитрия Медведева, проявил необычайную отвагу и изобретательность.
Родился в крестьянской семье. В 1926 окончил семилетнюю школу, поступил на агрономическое отделение Тюменского сельскохозяйственного техникума. В 1927 продолжил учебу в Талицком лесном техникуме, где стал самостоятельно изучать немецкий язык, обнаружив незаурядные лингвистические способности, овладел эсперанто, польским, коми, украинским языками. С 1930 работал лесоустроителем, руководил кружком политграмоты. В 1932 стал секретным агентом госбезопасности, учился в Свердловском индустриальном институте, продолжая совершенствоваться в немецком.
Весной 1938 Кузнецов переехал в Москву и поступил на службу в НКВД, выполнял поручения в странах Европы. В 1942 году направлен в отряд специального назначения «Победители» под командованием полковника Дмитрия Медведева, проявил необычайную отвагу и изобретательность.
Кузнецов под именем немецкого офицера Пауля Зиберта вёл разведывательную деятельность в оккупированном г. Ровно, руководил разведгруппой, постоянно общался с офицерами вермахта, спецслужб, высшими чиновниками оккупационных властей передавая сведения в партизанский отряд. Кузнецову удалось узнать о подготовке фашистами наступления на Курской дуге, о подготовке покушения на Сталина, Рузвельта и Черчиля в Тегеране. По приказу командования ликвидировал главного судью Украины Функа, имперского советника рейхскомиссариата Украины Гелля и его секретаря Винтера, вице-губернатора Галиции Бауэра, похитил командующего карательными войсками на Украине генерала фон Ильгена, совершал диверсии.
9 марта 1944 группа Кузнецова была захвачена боевиками УПА, которые приняли советских диверсантов за немецких дезертиров (на них была немецкая униформа). Опасаясь провала, Кузнецов взорвал себя гранатой, а его спутники (Белов и Каминский) были застрелены.
Впрочем, украинские националисты утверждают, что Кузнецов был захвачем ими и утоплен в колодце, а версия самоподрыва Кузнецова на гранате была официально распространена уже советскими властями.
Могила Николая Кузнецова возле города Броды была обнаружена благодаря кропотливой работе его боевого товарища Николая Струтинского, который добился его перезахоронения во Львове на Холме Славы.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 5 ноября 1944 года за исключительное мужество и храбрость при выполнении заданий командования Николай Иванович Кузнецов был посмертно удостоен звания Героя Советского Союза. Награждён 2 орденами Ленина.
Николаю Ивановичу Кузнецову воздвигнуты памятники на Урале и Украине. Созданы десятки музеев, 17 школ и свыше 100 пионерских дружин носили его имя. Еще в шестистах школах были оформлены стенды, посвященные памяти героя. Его именем в 1984 году назван молодой город Ровенской области Украины — Кузнецовск. О подвигах Н. И. Кузнецова написаны книги («Это было под Ровно» Д. Н. Медведева) и пьесы, статьи и очерки, сняты художественные («Подвиг разведчика», «Сильные духом» в 2-х сериях, многосерийный «Отряд особого назначения») и документальные кинофильмы («Гений разведки» в 2-х сериях и другие).
В Москве на доме 20, корпус 1, по улице Старая Басманная, где Кузнецов проживал до 1942 года, установлена мемориальная доска.
В честь Кузнецова названа малая планета (2233 Kuznetsov).