В годы войны:
- заместитель командира политчасти 1-го транспортного авиационного полка 2-й авиационной дивизии особого назначения, майор.

Родился 16 мая 1914 года в посаде Пучеж Юрьевецкого уезда Костромской губернии, ныне - город в Ивановской области. Окончил 8 классов средней школы, в 1933 году - Ивановский текстильный техникум. Член ВКП(б) с 1932 года. Около года работал мастером прядильной фабрики в городе Переяславль-Залесский.

В Красной Армии с 1934 года. В 1937 году окончил военную авиационно-техническую школу. Затем на партийно-политической работе в частях ВВС, инструктор политотдела. В 1941 году окончил в Военно-политическую академию им. Ленина.

Участник Великой Отечественной войны с первых дней. Боевой путь старший политрук Петухов начал в составе 181-го истребительного авиационного полка в должности военного комиссара полка. Участвовал в боях на Юго-западном фронте. Проявил себя боевым и инициативным политработником, провел вел большую работу по сплочению личного состава полка, сформированного из молодых гражданских летчиков, прошедших переподготовку. Имея хорошую политическую и общевойсковую подготовку своей повседневной работой с боевым и личным составом полка завоевал большой авторитет. В ноябре был представлен к награждению высшим советским орденом - орденом Ленина, награжден орденом Красной Звезды.

С октября 1942 года работал в должности заместителя командира по политчасти 2-го транспортного авиационного полка. В мае 1943 года назначен на ту же должность -го транспортного авиационного полка, в составе которого прошел до Победы. Оба полка входили в состав 2-й авиационной дивизии особого назначения. Выполняли задания Ставки Верховного Главнокомандования и командования ВВС Красной Армии по перевозке руководителей партии, правительства и Красной Армии, по перебазированию частей и соединений ВВС, по выброске парашютных десантов, и парашютистов в глубокий тыл противника, по доставке боеприпасов партизанам, перевозке грузов различного назначения.

За отличную постановку партийно-политической воспитательной работы среди личного состава полка, руководство подразделениями и экипажами, по перебазированию и сосредоточению действующих авиачастей и проявленные при этом мужество и отвагу подполковник Петухов награжден двумя орденами - Отечественной войны 1-й и 2-й степени.

После войны продолжал службу в ВВС. С 1947 года служит в Авиационной дивизии особого назначения начальником политического отдела.

В 1951-1952 годах полковник Петухов в должности замполита 324-й истребительной авиационной дивизией участвовал в Корейской войне. Командир дивизии трижды Герой Советского Союза генерал-майор Кожедуб вспоминал: "Иногда управлять боем с земли было исключительно трудно. Казалось, что не хватает именно твоей пары, что вот её место, вот где нужно нанести удар, может быть, даже просто показать, имитировать атаку, и бой потечет в нужном направлении. И забывались уже все данные обещания о том, что не буду летать, и, помимо воли, выстраивалась в голове логика последних земных шагов… Но сдерживающая сила моего замполита Николая Васильевича Петухова была могучей. Он словно чувствовал то, что творилось в моей душе, и порой отвлекал, а порой просто сдерживал, чуть ли не держал за рукав кителя".

С 1952 года проходил службу в частях Противоздушной обороны страны. В 1958 году присвоено звание генерал-майор авиации. В 1962 году окончил Академию Генерального штаба имени М.В. Фрунзе. С 1962 года - член Военного совета - начальник политуправления Московского округа ПВО. В 1975 году уволен с военной службы в звании генерал-полковник авиации.

Избирался депутатом Верховного Совета РСФСР 7-го и 8-го созывов.

Жил в Москве. 26 июня 2001 года погиб в дорожном происшествии. Похоронен на Троекуровском кладбище в Москве.

Награжден тремя орденами Красного Знамени (17.12.1951, 05.11.1954, 31.10.1967), двумя орденами Отечественной войны 1-й степени (09.06.1945, 11.03.1985), орденом Отечественной войны 2-й степени (15.08.1944), тремя орденами Красной Звезды (29.12.1941, 15.11.1950, 15.05.1974), медалями, в том числе "За боевые заслуги" (03.11.1944).