Родился 14 июля 1920 года в деревне Быскар (ныне Краснотуранского района Красноярского края) в семье крестьянина. Рос Николай на одном из золотых приисков Тувы, куда приехал работать его отец. Потом переехал в Кызыл. В 1927 году семья переехала в Абакан, где Николай окончил восемь классов. До войны работал матросом-мотористом спасательного катера, а затем начальником Общества спасения на водах в Абакане. Учился в Черногорском аэроклубе, но летчиком стать не получилось, не прошел медицинскую комиссию.

    В 1940 году Хакасским областным военкоматом был призван в ряды Красной Армии. В Великой Отечественной войне участвовал с первых дней. В июне 1941 года направлен в 504-й полк 18-й артиллерийской дивизии 2-й Ударной армии Ленинградского фронта. Участвовал в Любанской и Синявинской операциях, прорыве и полном снятии блокады Ленинграда. Был трижды ранен.

    18 февраля 1944 года в районе шоссе Монастырек – Ивангород (восточнее г. Нарва) орудие младшего сержанта Макаренко занимало позицию на переднем крае нашей обороны. Противник силами до роты автоматчиков, поддержанных танком «Тигр», прорвавшись через передний край, пытался раздавить орудие Макаренко. Оценив обстановку, командир орудия приказал наводчику и заряжающему вести огонь по танку, а сам с остальным расчётом ружейным и автоматным огнём отражал атаку фашистов. После ранения наводчика занял его место, подпустив танк на 300 метров, двумя прямыми попаданиями поджёг его и, развернув орудие, открыл огонь по атакующим автоматчикам. Подоспевшая на помощь наша пехота помогла полностью уничтожить наступающих фашистов.

    20 февраля 1944 года группа самолётов противника начала бомбить наши боевые порядки, приказав расчёту укрыться, Макаренко из ПТР открыл огонь по врагу. Осколком от разорвавшейся бомбы он был тяжело ранен.

    За образцовое выполнение заданий командования и проявленные при этом мужество и отвагу Указом Президиума Верховного Совета СССР от 1 июля 1944 года младшему сержанту Макаренко Николаю Николаевичу было присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда».

    В октябре 1944 года Н. Н. Макаренко демобилизован по болезни. Вернулся в Абакан, затем переехал в Туву. До ухода на заслуженный отдых работал председателем объединения «Сельхозтехника». Умер 14 марта 1995 года. Похоронен в г. Кызыле (Республика Тыва).

    Имя Николая Николаевича Макаренко высечено на стелах в Зале Славы Центрального музея Великой Отечественной войны на Поклонной горе в Москве и Аллее героев в парке Победы города Абакана.

    Его имя носят улицы в Абакане и Красноярске. 7 мая 1995 года имя Н. Макаренко было присвоено Кызылской средней школе № 15. Позднее, на территории школы установлен и торжественно открыт памятник-бюст Герою. 9 мая 2010 года к 65-летию Великой Победы на обновленной Площади Победы у Национального парка в г. Кызыле были установлены бюсты четырем Героям Советского Союза, выходцам из Тувы, среди них – бюст артиллеристу Николаю Николаевичу Макаренко.

    В Ленинградском артиллерийском музее хранится пушка и документ от 28 августа 1944 года, подписанный командующим артиллерией Ленинградского фронта генерал-полковником Одинцовым: «В результате проявленного героического подвига артиллерийским расчётом 3-й батареи 504-го лёгкого артиллерийского полка 18-й Гатчинской Краснознамённой артиллерийской дивизии (командир орудия младший сержант Макаренко Н., наводчик Воробьев В.) 76-миллиметровая пушка ЗИС-3 образца 1942 года является боевой реликвией, подлежит особому учёту и передаётся на вечное хранение в фонды Исторического артиллерийского музея в память о боевом подвиге и воздание особых боевых заслуг перед Родиной...».