Родился 4 марта 1914 года в городе Гжатске (ныне Гжатский район Смоленской области). Окончил среднюю школу. 20 января 1938 года добровольно вступил в ряды Красной Армии, призван Смоленским РВК. Окончил Борисоглебскую военную авиационную школу пилотов. Служил в строевых частях ВВС. Проходил переучивание на новую авиационную технику в 14-м ЗИАП ВВС Московского военного округа (город Рыбинск, Ярославская область).

С марта по май 1943 году старший лейтенант Н. М. Митенков служил в составе Особой отдельной авиационной эскадрильи. В июне 1943 года был направлен командиром эскадрильи в 937-й ИАП, который находился в составе Резерва Ставки ВГК. 11 июля приступил к боевой работе, а 12 июля открыл боевой счёт полка. 16 июля 1943 года был сбит в воздушном бою, ранен, спасся на парашюте и на следующий день вернулся в полк. 27 июля 1943 года снова был сбит в воздушном бою, выбросился на парашюте из горящего самолёта, сильно обгоревший приземлился в расположении противника и попал в плен. До 20 августа находился в госпитале, затем был отправлен в лагерь для военнопленных. 2 сентября, вместе с партией других пленных, был направлен в Германию. 3 сентября 1943 года сумел бежать (в составе большой группы пленных). До 22 ноября находился в партизанском отряде, откуда был переброшен в штаб 16-й Воздушной армии. 15 декабря 1943 года вернулся в полк, прошёл спецпроверку и продолжил боевую работу. Сражался на Брянском, 1-м Прибалтийском, 3-м Белорусском и 1-м Украинском фронтах. Летал на Ла-5 и Ла-7.

К 9 мая 1945 года командир эскадрильи 937-го истребительного авиационного полка (322-я истребительная авиационная дивизия, 2-й истребительный авиационный корпус, 2-я Воздушная армия, 1-й Украинский фронт) майор Н. М. Митенков совершил более 100 боевых вылетов, провёл более 25 воздушных боёв, сбил лично 13 и в составе группы 2 самолёта противника.

После окончания войны продолжал служить на различных должностях в ВВС. С 7 октября 1968 года полковник Н. М. Митенков - в отставке.

Награждён орденами: Красного Знамени (21.01.1944, 01.08.1944, 29.04.1957), Александра Невского (10.09.1944), Отечественной войны 1-й степени (11.03.1985), Красной Звезды (03.11.1953, 29.04.1954, 22.02.1968); медалями, в том числе "За боевые заслуги" (20.06.1949).