Родился 1 апреля 1921 года в селе Ново-Павловка (ныне Сокулукский округ Чуйской области Киргизской Республики). С 25 декабря 1940 года в рядах Красной Армии, призван Фрунзенским ГВК (г. Фрунзе, ныне Бишкек - столица Киргизии). Окончил военную авиационную школу лётчиков.

С 17 мая 1942 года сержант Н. В. Попов на фронтах Великой Отечественной войны в должности пилота 247-го ИАП (5 февраля 1944 года преобразован в 156-й Гвардейский ИАП). Летал на Як-1 и Як-9. Воевал на Северо-Кавказском, Южном, Закавказском, Воронежском, Степном, 2-м Украинском и 1-м Украинском фронтах. Был легко ранен.

К 9 мая 1945 года командир эскадрильи 156-го Гвардейского истребительного авиационного полка (12-я Гвардейская истребительная авиационная дивизия, 1-й Гвардейский штурмовой авиационный корпус, 2-я Воздушная армия, 1-й Украинский фронт) Гвардии капитан Н. В. Попов совершил 361 боевой вылет, в 60 воздушных боях сбил лично 14 самолётов противника.

После окончания войны продолжал служить в ВВС. С 12 ноября 1958 года Гвардии подполковник Н. В. Попов - в запасе.

Награждён орденами: Красного Знамени (11.08.1943, 19.03.1944, 08.03.1945), Александра Невского (05.09.1944), Отечественной войны 1-й степени (24.08.1943), Отечественной войны 2-й степени (11.03.1985), Красной Звезды (05.11.1954); медалями, в том числе "За отвагу" (16.06.1943) и "За боевые заслуги" (17.05.1951).