Николай Степанов в пятнадцатилетнем возрасте убежал из дома, из голодной деревни, беспризорничал, колесил по стране, пока не попал в город Мариуполь, где стал работать грузчиком в порту, там же поступил в вечернюю школу рабочей молодёжи и усердно посещал аэроклуб. Инструкторам, обучавшим начинающих пилотов, приглянулся смышлёный и скромный, упорный в учёбе курсант, и они предложили, а затем и рекомендовали ему после окончания аэроклуба в 1938 году поступить в Ворошиловградскую военную авиационную школу. Н.А. Степанов окончил школу в сентябре 1940 года, получил звание лейтенанта и был направлен младшим лётчиком в разведывательный авиаполк.

Первые годы войны Степанов служил в разведывательной авиации на Западном фронте (в 38-й разведывательной эскадрилье, затем в 10-м отдельном авиационном дальнеразведывательном полку).

Немцы с июня до октября 1941 г. прошли от Бреста до Московской области. Однако наступление слабело, выдыхалось вражеское нашествие. Гитлеровские войска уже медленно, но двигались на восток. Достигнув рубежа Калинин—Дмитров—Волоколамск—Наро-Фоминск, фашисты были остановлены. Наступила так называемая оперативная пауза. Осенью сорок первого года 38-я РАЭ, где служил старший лейтенант Н.А. Степанов, вела разведку особо важных районов на подступах к Москве. Это были населённые пункты Гжатск, Вязьма, Можайск, Волоколамск, Дорогобуж. Командование Западного фронта интересовало всё: аэродромы, железнодорожные станции, склады, перемещение колонн выдвигаемых резервов, сосредоточение войск и техники и т.д. Серым холодным днём 24 октября, характерным для осени 1941 года, на фоне дождя со снегом, в районе подмосковного Наро-Фоминска после выполнения особо важного задания, на высоте около 4000 м, самолёт Николая Степанова и штурмана Александра Беликова атаковали три «Мессершмитта». Ситуация была запредельно сложная. Нижняя кромка облаков далеко — не успеть. Мессера быстрее, и их три. Рядом с самолётом гуляют трассы пуль и снарядов, и немцы показывают руками вниз — дескать, недолго тебе ещё лететь. Лётчик маневрировал, штурман держал паузу, а затем в упор всадил длинную пулемётную очередь в обнаглевшего фашиста. Тот загорелся и, оставляя длинный шлейф дыма, устремился к земле. Однако силы были неравные, висевший на хвосте нашего самолёта второй истребитель открыл огонь. Двухмоторная машина загорелась и начала падать, но раненый лётчик, теряя сознание, нашёл в себе силы и волю посадить самолёт на брюхо на поросшую высоким кустарником и молодыми елями поляну… Посадка была очень жёсткой. Придя в себя, Степанов забрал из камеры фотоплёнку, вытащил из кабины тяжело раненного штурмана и отполз с ним от самолёта. В этот момент взорвались топливные баки. Очнулся Степанов в больнице города Наро-Фоминска, куда его одного привёз лесник. Дорогой друг Саша Беликов — его боевой штурман, — когда их нашёл лесник, был уже мёртв. Похоронили его недалеко от города, почти рядом с местом посадки. Затем был госпиталь в Орехово-Зуеве, куда Николая Алексеевича доставили в тот же день на санитарном У-2, и здесь он узнал, что за выполнение задания командования и проявленные при этом мужество и героизм удостоен своей первой и такой высокой боевой награды — ордена Ленина.

Второй орден и часы с золотой цепочкой лётчик Н. Степанов получил из рук командующего Западным фронтом Георгия Константиновича Жукова. Г.К. Жуков всегда считал любую разведку основой успеха, а тем более воздушную. Фронт был рядом с Москвой. Штаб Западного фронта располагался в Перхушкове, сегодня это почти Москва. Г.К. Жукова интересовал один из самых проблематичных в это время районов — город Ржев. Там шли ожесточённые бои с переменным успехом. Всё определялось любой мелочью: по каким дорогам перемещаются танки, на каком удалении они от передней линии фронта, где у противника резервы и каков их состав, их расположение, возможные направления переброски, какова в данный момент объективная обстановка у Ржева и т.д. Задача ставилась и разбиралась Г.К. Жуковым очень детально и требовательно сразу двум экипажам — Н.А. Степанова и В.И. Кибалко (впоследствии Герой Советского Союза): летать «по головам», считать стволы пушек и танков, отмечать каждую извилину линии обороны немцев в сложных метеоусловиях, да ещё на бреющем полёте, чтобы результат был максимально эффективным, — это задача не для слабонервных. Она могла быть решена только профессиональными, высокоподготовленными, имеющими боевой опыт лётчиками — воздушными разведчиками. И она, эта задача, была решена, задание выполнено. Г.К. Жуков лично вручил двум экипажам ордена Красного Знамени. Это была вторая боевая награда двадцатидвухлетнего Н.А. Степанова.

Н.А. Степанов в январе 1943 года был направлен с фронта на испытательную работу в ГК НИИ ВВС, базировавшийся на аэродроме Чкаловский. Но с фронтом он не расстался. Через несколько месяцев, выполняя приказ и важнейшую миссию инструктора, летал по фронтовым аэродромам и помогал лётчикам осваивать методику прицельного бомбометания (с пикирования под углом более пятидесяти градусов) по малоразмерным целям, как наиболее эффективный способ боевого применения бомбардировщиков Пе-2. Сам неоднократно возглавлял группы пикирующих бомбардировщиков, выполняющих боевое задание. Был удостоен ордена Отечественной войны I степени, ещё чисто золотого, со следами кузнечного молота на обороте.

Потом были задачи по освоению американских «Бостонов», подготовка и переучивание лётчиков к посадке на самолётах с передней стойкой шасси и множество других заданий и испытаний.

Осваивая полёты на «Бостонах», Н. Степанов с лётчиком Пискуновым сам попал в нештатную ситуацию. Правая стойка шасси при заходе на посадку не выходила. Сделав несколько попыток выпуска шасси и не достигнув результата, экипаж принимает решение садиться. Коснувшись полосы, выдерживая направление пробега, лётчики почувствовали, что стойка вышла, но тут же самолёт начал крениться на правое крыло. Скорость падала, а самолёт, чиркнув крылом по кромке снега, развернулся и встал поперек полосы. Вышедшая стойка шасси была сломана, но это были испытания, а в них всё возможно.

С 1951 по 1964 год, непосредственно участвуя в испытаниях и отработке авиационной техники, подполковник, а затем полковник Н.А. Степанов был командиром лётно-испытательного отряда, командиром эскадрильи — ведущим лётчиком-испытателем, заместителем командира испытательного полка, заместителем начальника управления по лётно-испытательной работе в Феодосии (филиал ГК НИИ ВВС).

В последние годы работы в испытательном институте Н.А. Степанов по долгу службы отдал часть своей основной работы подготовке покорителей космоса и испытаниям космической техники.

На многие испытания и тренировки не раз приезжал главный конструктор космических кораблей Сергей Павлович Королёв. Н.А. Степанов часто вспоминал обращённые к нему слова С.П. Королёва: «Прошу от меня ничего не скрывать. Я должен знать всё. Любой пустяк в нашем деле имеет огромное значение для будущего».

За годы службы в авиации труженик неба освоил, испытал и облетал более семидесяти типов и модификаций различных самолётов, как транспортных, так и боевых. Общий налёт лётчика-испытателя Н.А. Степанова составил более четырёх с половиной тысячи часов. Особое место в его лётной биографии занимают испытания турбовинтовых и реактивных самолётов выдающихся советских авиационных конструкторов Андрея Николаевича Туполева и Владимира Михайловича Мясищева. Их самолёты (Ty-16, Ту-95, Ty-22, М-4, 3М) были удивительными творениями инженерной мысли. Эти тяжёлые бомбардировщики можно и сегодня назвать легендами стратегической авиации, непревзойдёнными боевыми машинами. Не один раз лётчику-испытателю Н.А. Степанову приходилось поднимать их в воздух на долгие часы полётов на дальность.