В Красной Армии с 09 сентября 1936г.

Окончил военную авиационную школу пилотов (возможно, Чкаловское военное авиаучилище).

На фронте с первых дней войны в составе 99 бомбардировочного авиаполка.

Совершил 4 боевых вылета на самолете Пе-2.

27 августа 1941г. был ранен в горящем самолете.

С октября 1942г. пилот 780 бомбардировочного авиаполка 293 бомбардировочной авиадивизии.

Полк вел боевую работу на Калининском фронте.

07 января 1943г. лейтенант Петрунин, выполняя задание в районе Великих Лук, вступил в бой с парой истребителей Ме-109 (Мессершмитт), атаковавших самолет командира звена лейтенанта Епихина Федора Ивановича. Огнем передних пулеметов подбил один истребитель. Второй скрылся в облаках.

Николай Петрович, совершивший в составе полка 8 боевых вылетов, был представлен к ордену Красной Звезды. Приказ о награждении от 21 января 1943г.

В мае 1943г. назначен командиром звена 2 авиаэскадрильи 804 бомбардировочного авиаполка, той же, 293 бомбардировочной авиадивизии.

Участвовал в боях под Старой Руссой.

Летом 1943г. полк вел боевую работу на Воронежском фронте.

Участвовал в Курской битве.

13 июля лейтенант Петрунов в качестве «охотника» вылетел на уничтожение живой силы и техники противника в районы Мнехово, Верхняя Ольшанка, Казачье.

В одном из разведывательных вылетов самолет Николая Петровича был подожжен. Несмотря на перебитые рули, летчик сумел привести самолет на ближайший аэродром, совершить посадку. После чего, самолет был потушен.

Лейтенант Петрунов совершил 28 успешных боевых вылетов.

Приказом от 23 июля 1943г. награжден орденом Отечественной войны I степени.

23 июля лейтенант Петрунов ведущим в паре с младшим лейтенантом Пеморцевым Валентином Герасимовичем в качестве «охотников» вылетел в район Томаровки. Бомбардировали скопление войск противника в д.Пушкари (северо-западнее Белгорода).

В августе 1943г. полк вел боевую работу на Степном фронте. С октября- на 2-м Украинском.

С 29 октября по 27 ноября 1943г. полк боевых вылетов не совершал.

13 ноября 1943г. с задания по лидированию (сопровождению группы самолетов при перегоне на фронтовые аэродромы) не вернулся экипаж: заместитель командира эскадрильи старший лейтенант Петрунов Николай Петрович, штурман звена лейтенант Новиков Юрий Владимирович, стрелок-радист сержант Бачурин Тихон Федорович.