В Красной Армии с октября 1937г.

Окончил военное авиационное училище летнабов и штурманов.

Служил в Забайкалье, в 32 скоростном бомбардировочном авиаполку. Полк имел на вооружении самолеты СБ.

После начала войны полк был переброшен на Западный фронт.

16 июля 1941г. в составе 30 самолетов СБ прибыл на аэродром Стародуб.

17 июля в период с 10-10 до 14-00 экипажи полка совершили 16 самолетовылетов на бомбардировку железнодорожных узлов Минск и Молодечно. С задания не вернулись 6 экипажей.

В конце сентября полк был выведен на доукомплектование и переучивание на самолет Пе-2. Преобразован в 32 пикирующий бомбардировочный авиаполк.

В конце июня полк из Иркутска начал перелет на запад.

На фронте с 06 июля 1942г.

С конца июля полк перешел на разведывательные вылеты.

03 августа 1942г. экипаж: военный комиссар эскадрильи батальонный комиссар Власенко Афанасий Ильич, штурман звена Зарубин Николай Сергеевич, стрелок-радист старшина Максименко Михаил Яковлевич, выполнял разведку в районах Никольское- Трещевка. В районе Урицкая был атакован 4 истребителями и подожжен. Пилот перетянул линию фронта и посадил самолет в районе Долгоруково. Пилот и штурман невредимы, стрелок-радист получил тяжелые ожоги и был эвакуирован в госпиталь. 

25 августа 1942г. экипаж: пилот Мансуров, Зарубин, воздушный стрелок-радист сержант стрелок-радист сержант Рубанский Филипп Ильич бомбил железнодорожную станцию Ворошилово.

В тот же день экипаж: Власенко, Зарубин Николай Сергеевич, стрелок-радист младший лейтенант Матвеев Василий Алексеевич- выполнил разведку районов Малоархангельск, Болхов, Мценск.

07 сентября экипаж Мансуров, Зарубин, Рубанский выполнил разведку в районе станции Малоархангельск.

08 сентября- выполнил разведку и фотографирование станций Красная Поляна, Долгая, Студеный.

11 сентября- Курск, Орешно, Букреевка, Щигры.

13 сентября- Малоархангельск, Поныри, Возы, Золотухино.

15 сентября выполнил разведку погоды с попутной бомбардировкой станции Малоархангельск.

19 сентября- разведку в районах Мармыжи, Становое, Тим.

22 сентября в составе шести Пе-2 бомбардировал войска противника в районе Сиверциво.

В тот же день экипаж: летчик старшина Брегадзе Григорий Милитонович, Зарубин, Матвеев- в составе четверки Пе-2 бомбардировал скопление танков и автомашин противника в лесу у д.Сивирцево Каверия.

25 сентября у экипажа Мансуров, Зарубин, Рубанский на подходе к линии фронта у самолета отказал левый мотор. На обратном маршруте перегрелся правый. Над аэродромом Круглики второй мотор отказал. При посадке не успел выпустить шасси и сел на фюзеляж. Погнул винты и мотогондолы. Экипаж невредим.

09 октября экипаж: командир звена старший лейтенант Межак Эдвин Эмильевич, Зарубин, Рубанский выполнил разведку и фотографирование Городилово и Зяблово. По расчету времени из облаков бомбил Орел и сбросил 78000 листовок.

16 октября экипаж бомбардировал скопление пехоты в районе Каменки. Возвратился из-за течи масла в левом моторе. 

В конце ноября полк преобразован в 32 отдельный разведывательный авиаполк. 

К началу января 1943г. лейтенант Зарубин произвел 12 успешных вылетов на бомбардировку войск противника и 27- на разведку.

Был представлен к ордену Красной Звезды. Приказ о награждении от 16 февраля 1943г.

08 марта 1943г. экипаж: командир звена старшина Брегадзе Григорий Милитонович, штурман звена старший лейтенант Зарубин Николай Сергеевич, воздушный стрелок-радист старший сержант Бубнов Алексей Федорович-  выполнил разведку в районах Орел, Болхов, Хотынец, Карачев, Шаблыкино.

12 марта экипаж вернулся через 47мин. после вылета из-за течи бензина. Вторым вылетом выполнил разведку в районах Мценск, Болхов, Брянск, Карачев.

15 марта 1943г. экипаж самолета Пе-2: летчик старший политрук Горб Василий Петрович, штурман звена старший лейтенант Зарубин Николай Сергеевич, воздушный стрелок-радист младший лейтенант Матвеев Василий Алексеевич- выполнил разведку в районах Мценск, Болхов, Карачев, Кромы, Ворошилово.

16 марта 1943г., вылетев на самолете Пе-2 №29 по маршруту Мценск, Болхов, Зикеево, Жуковка, Брянск, Карачев, Шаблыкино, Орел, экипаж в 13-44 дал радиограмму: «Станция Карачев 3 эшелона». С задания не вернулся.

Самолет был сбит истребителями противника. Младший лейтенант Матвеев, получивший тяжелые ранения, был взят в плен. Освобожден в конце апреля 1945г.