Родился в 1913 году в городе Оренбург Оренбургской области (Россия). Русский.
В РККА с 1932 года (14 июля 1933 года).
В звании лейтенанта командовал звеном в 12-й истребительной авиационной эскадрилье 111-й истребительной авиационной бригады Ленинградского военного округа.
Участвовал в национально-освободительной войне в Испании с 31 мая по 17 июля 1937 года в качестве командира звена истребителей И-16.
Всего в Испании произвел несколько боевых вылетов, сбил в составе пары 2 самолета.
Погиб 17 июля 1937 года. В тот день, около восьми часов вечера, Сафонов в паре со старшим лейтенантом Г. П. Плещенко вел воздушный бой против одиннадцати немецких истребителей Ме-109 в районе Навалькарнеро - Эскориаль - Мадрид. Летчики сбили два Ме-109*, но, в свою очередь, немецкому лётчику обер-фельдфебелю Фрицу Хильману удалось поджечь истребитель Сафонова. Советский лётчик покинул самолет, но у парашюта порвались лямки, и он разбился. По другим данным летчик не смог выпрыгнуть с парашютом, упал вместе с самолетом и погиб. Считается похороненным на муниципальном кладбище Фуэнкарраль в городе Мадрид (Испания).
«…Наша эскадрилья несла большие потери как в личном составе - летном и техническом, так и в материальной части. В последние три дня боевых действий мы остались вдвоем с моим напарником, отличным летчиком-истребителем Николаем Сафоновым.
В один из вылетов наши оба самолета на высоте 2500 метров над Мадридом напоролись на 11 «мессершмиттов». Я издали увидел эту группу, но сначала подумал, что это наши летчики из другой эскадрильи ведут с противником воздушный бой. Я хотел помочь товарищам, а когда подлетел ближе к этой группе, понял, что противник специально имитировал воздушный бой, чтобы завлечь нас.
Сначала я решил уклониться от боя, уйти от противника, но было уже поздно. Противник нас заметил, мы находились ниже на 500-600 метров, все вражеские самолеты нацелились на нашу пару. Уходить нельзя - собьют: у самолетов противника на пикировании скорость большая - догонят. Решение приняли мгновенно: разворачиваемся и вдвоем идем в лобовую атаку на эту армаду. Другого выхода нет. В результате 4-5-минутного боя мы с Сафоновым сбили двух фашистов, но Николай Сафонов погиб. Его самолет загорелся в воздухе, а Сафонов не смог выброситься с парашютом из горящего самолета.
Я остался один. Мне удалось вырваться вверх. Затем резко, почти отвесно спикировав до 20-30 метров высоты, я вывел И-16 на северо-запад от Мадрида и на бреющем полете прибыл на свой аэродром…»
(Из книги «Ленинградцы в Испании»)
Список известных воздушных побед Н. Н. Сафонова:
17.07.1937 2/2 Ме-109* Алькала в паре с Г. П. Плещенко
Награжден орденом Красного Знамени (02.03.1938).
Примечание:
* По немецким данным был сбит один Ме-109, пилот капитан Готтхард Хандрик совершил вынужденную посадку в районе Эскалона.