В 1936г. окончил 9 классов школы.

С 09 сентября 1936г. курсант 1-го Чкаловского военного авиационного училища.

23 февраля 1939г. принял военную присягу.

11 июня 1940г. присвоено звание лейтенант. Назначен младшим летчиком в 163 резервный авиаполк.

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

Полк имел на вооружении самолеты СБ.

Боевую работу полк вел с 26 по 30 июня 1941г. в составе 23 смешанной авиадивизии. Части дивизии базировались юго-западнее Орши (Витебская обл.) на аэродромах Балбасово, Зубово, Пронцево. 

26 июня 1941г. полк получил приказ- четырьмя девятками с высоты 1000-1500 метров бомбардировать танковую колонну противника на дороге Володин- Першаи (Минская обл.). Старшими групп были назначены- командир полка подполковник Егоров Сергей Алексеевич, заместитель командира полка капитан Якобсон Александр Юрьевич, командиры эскадрилий: капитан Махов Александр Владимирович и капитан Бауков (возможно, Бауков Николай Платонович). Первый вылет в период с 03-35 по 04-10, повторный вылет в 07-00.

В течение дня полк совершил 39 самолетовылетов. В воздушных боях сбиты 2 истребителя противника.

27 июня полк совершил 23 самолетовылета в районы Родошкевичи и Клинск. С задания не вернулся 1 самолет.

28 июня- 35 самолетовылетов. 2-я эскадрилья на маршруте к цели обнаружила аэродром противника и разбомбила его, уничтожив 10 самолетов на земле и 1 при взлете. Остальными вылетами экипажи уничтожали танковую колонну противника на шоссе Старая Дорога (Слуцк)- Бобруйск в районе аэродрома Горки (Гомельская обл.). С задания не вернулись 12 экипажей.

29 июня- 18 самолетовылетов на уничтожение переправы на Березине в районе Доманово. Наши бомбардировщики были атакованы 15 истребителями противника. С задания не вернулись 12 экипажей.

Самолет лейтенанта Петрунова (стрелок-бомбардир лейтенант Федоров Николай Алексеевич, стрелок-радист сержант Павлов Николай Дмитриевич- 26 октября 1944г. присвоено звание Герой Советского Союза) был подбит. С горящим мотором перетянул линию фронта и совершил вынужденную посадку в районе Климовичи.

Экипаж вернулся в полк.

В начале августа личный состав полка был выведен в тыл для переучивания на самолет Пе-2. Вероятно, переобучение проходило в Липецке на базе Липецких авиационных курсов усовершенствования командиров эскадрилий ВВС с 10 июля по 19 августа.

Николай Петрович был назначен командиром звена.

С 21 августа 1941г. полк входил в состав 1 резервной авиагруппы Юго-Западного фронта.

27 августа полк произвел 52 самолетовылета в район Новгород-Северский. Эскадрилья под командованием старшего лейтенанта Нестерова Ивана Федоровича не получила истребителей для сопровождения- их аэродром подвергся налету вражеской авиации. Иван Федорович принял решение- продолжать выполнение задания.

Подходя к цели ведущее звено перешло в пикирование. Район цели прикрывался немецкими истребителями, которые атаковали наше звено и сбили.

Второе звено старшего лейтенанта Петрунова в пикировании также было атаковано истребителями. Экипаж Петрунов, Федоров, Павлов был подбит, перетянув линию фронта, покинул самолет на парашютах.

Николай Петрович получил ранения.

Совершил 4 боевых вылета на самолете Пе-2.

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.

16 июля ему было присвоено звание старший лейтенант. 

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

23 июля старший 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.