Родился 19 декабря 1907 года в деревне Семикеево Кайбицкого района в Татарстане в семье рабочего. Русский.
В РККА с 9 ноября 1929 года, был призван Яснинским районным военкоматом города Баку.
Служил в Баку красноармейцем в 90-м отдельном артиллерийском дивизионе до декабря 1930 года.
С декабря 1930 года по декабрь 1933 года учился в 7-й Сталинградской военной школе лётчиков, затем до июля 1934 года на полугодичных курсах командиров звеньев в Севастополе.
В 1934 году ему было присвоено воинское звание «лейтенант».
С июля 1934 года по май 1936 года командовал звеном в 117-й, затем - в 118-й истребительной авиационной эскадрилье Московского военного округа.
Участвовал в национально-освободительной войне в Испании с октября 1936 года по 3 июня 1937 года в качестве пилота истребителя И-15.
Всего в Испании лично сбил 1 самолет.
«…Уже после первого боя, разгадав врага до конца, мы прозвали «Хейнкели» стервятниками. Кровожадные и хищные, они трусливы. Им неведома храбрость - они просто наглы, когда чувствуют свое количественное превосходство, а особенно когда имеют дело с мирным, безоружным населением.
Характерная деталь: каждый из них думает только о себе. «Хейнкель» никогда не придет на помощь коллеге. Спасая свою шкуру, он удирает первым при малейшем намеке на опасность.
Во время одного из боев целое звено «Хейнкелей» напало на самолет Николая Петрухина. Трое против одного! «Хейнкели» наседают со всех сторон, но Николай Петрухин не растерялся. Он сбил один «Хейнкель», и тотчас же остальные два сами поспешно удрали.
Петрухин потом с сожалением говорил:
- Если бы не кончились у меня патроны, я бы им задал перцу!
Как показал опыт, у советских летчиков с «Хейнкелями» и прочими их хищными сородичами разговор недолог. Или - очищай воздух, или - догорай на земле…»
(Из газеты «Красная Звезда», 17 ноября 1938 года)
4 января 1937 года получил тяжелое (по другим данным легкое) ранение в воздушном бою и, после лечения в госпитале был отправлен на родину.
После возвращения из Испании продолжал служить в Военно-воздушных силах.
До июля 1937 года продолжал командовать звеном в 118-й истребительной авиационной эскадрилье Московского военного округа.
Перешел служить в ВВС Балтийского флота: с июля 1937 года по май 1938 года был командиром 8-й эскадрильи 31-й авиационной бригады, до августа 1938 года командовал 42-м авиационным полком, по май 1939 года исполнял должность командира 61-й авиационной бригады.
В середине 1939 года ему было присвоено звание полковника, а еще чуть позже - звание комбрига.
С мая по октябрь 1939 года был на должности заместителя командующего ВВС Балтийского флота.
Участвовал в советско-финляндской войне с 30 ноября 1939 года по 13 марта 1940 года, командовал смешанной авиационной бригадой.
4 июня 1940 года ему было присвоено воинское звание «генерал-майор авиации».
В том же году был назначен командиром 10-й смешанной авиационной бригады.
Участвовал в Великой Отечественной войне с июня 1941 года.
Некоторое время продолжал командовать своей 10-й смешанной авиационной бригадой, затем с февраля по июнь 1942 года 61-й смешанной авиационной бригадой ВВС Балтийского флота, с июля по октябрь 1942 года был командиром Особой ударной авиагруппы Ставки Верховного Главнокомандования. Дважды, сначала с 20 июля по 8 сентября 1943, а потом с 11 июня по 11 (31) декабря 1944 года был командиром 6-й истребительной авиационной дивизии ВВС Северного флота.
С августа 1943 года по апрель 1944 года был слушателем Высших Академических курсов при Военно-Морской академии им. Ворошилова.
С 11 декабря 1944 года был заместителем Командующего ВВС по ПВО, начальником ПВО Северного флота, в этой должности встретил Победу.
После окончания Великой Отечественной войны продолжал служить на высоких командных постах, до декабря 1947 года был начальником ПВО Северного флота.
Окончил Высшую военную академию в декабре 1949 года.
Служил командующим ПВО Тихоокеанского флота до июня 1958 года, был заместителем командующего Дальневосточной армии ПВО.
С июля 1958 года командовал Северной армией ПВО, был заместителем командующего войсками Северного военного округа.
18 февраля 1958 года ему было присвоено воинское звание «генерал-лейтенант авиации».
С декабря 1961 года служил заместителем начальника Военной командной академии ПВО, с мая 1965 года - помощником представителя Главного командования Объединенных Вооруженных Сил в Болгарской Народной армии.
Вышел в отставку 3 августа 1968 года в звании генерал-лейтенанта авиации.
Проживал в городе Тверь Тверской области (Россия).
Умер 16 сентября 1988 года.
Список известных воздушных побед Н. Т. Петрухина:
00.00.1936 1 Хе-51 Испания лично
Награжден орденом Ленина (21.04.1940), пятью орденами Красного Знамени (02.01.1937,* 04.07.1937,** 23.10.1942, 15.11.1950, 22.02.1968), орденом Нахимова 2-й степени*** (25.10.1944), орденом Отечественной войны 1-й степени (06.04.1985), двумя орденами Красной Звезды (07.02.1940, 30.04.1945), медалями «За боевые заслуги» (03.11.1944), «За оборону Ленинграда», «За оборону Советского Заполярья», «За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941–1945 гг.» и другими.
Примечания:
* Орден имел порядковый № 872.
** Орден имел порядковый № 55/"2".
*** Орден имел порядковый № 61/"3".