Родился 18 декабря 1922 года в селе Услукино (ныне Волоколамский муниципальный округ на западе Московской области). Окончив среднюю школу. 15 декабря 1940 года добровольно вступил в ряды Красной Армии, призван Волоколамским РВК. В 1942 году окончил Борисоглебскую военную авиационную школу пилотов.

С 10 февраля 1942 года сержант Н. Н. Смирнов в действующей армии: в должности пилота 416-го ИАП (ВВС 1-й Ударной армии, Северо-Западного фронта), летал на ЛаГГ-3. 23 февраля 1942 года был тяжело ранен в воздушном бою, отправлен на лечение в госпиталь. С 19 августа 1942 года воевал в должности командира звена 437-го ИАП (в составе 287-й ИАД, 8-й Воздушной армии) на Сталинградском фронте, летал на Ла-5. С 25 октября 1942 года полк находился в 1-м ЗИАП Московского военного округа (города Арзамас), проходил переформирование и доукомплектование. С 11 ноября 1942 года продолжил боевую работу на Сталинградском фронте (в составе 201-й ИАД, 2-го САК РСВГК, 8-й Воздушной армии). С 3 января 1943 года вёл боевую работу уже на Южном фронте, с 17 апреля 1943 года - на Северо-Кавказском фронте (в составе 4-й Воздушной армии). 23 апреля 1943 года лейтенант Н. Н. Смирнов снова был тяжело ранен в воздушном бою и отправлен в госпиталь.

После лечения был направлен во 2-й ЗИАП Московского военного округа. Затем освоил американский истребитель "Аэрокобра" и убыл в южную Карелию. С 26 февраля 1944 года воевал в 773-м ИАП (в составе 257-й САД, ВВС 7-й Отдельной армии). 14 марта 1944 года полк был включён в состав 7-й Воздушной армии Карельского фронта. 28 сентября 1944 года передан в состав 1-й Гвардейской САД, которая 11 ноября 1944 года была преобразована в 16-ю Гвардейскую ИАД.

К началу января 1945 года заместитель командира эскадрильи 773-го истребительного авиационного полка (16-я Гвардейская истребительная авиационная дивизия, 7-я Воздушная армия, Карельский фронт) старший лейтенант Н. Н. Смирнов совершил около 150 боевых вылетов, провёл около 40 воздушных боёв, сбил лично 6 и в составе группы 2 самолёта противника. 13 января 1945 года полк был исключён из действующей армии и боевой работы уже не вёл (вскоре вошёл в состав ВВС Беломорского военного округа и начал осваивать самолёты Як-9).

После окончания войны продолжал служить на различных должностях в ВВС. С 14 февраля 1959 года подполковник Н. Н. Смирнов - в запасе.

Награждён орденами: Красного Знамени (12.12.1942), Отечественной войны 1-й степени (26.04.1943, 11.03.1985), Красной Звезды (02.07.1944, 26.10.1955); медалями, в том числе "За боевые заслуги" (19.11.1951).