Николай родился 24 февраля 1952 года в поселке Рассвет Мценского района Орловской области.
В 1975 году окончил Высшую Краснознаменскую школу КГБ СССР, имеет квалификацию «юрист-правовед».
Кандидат юридических наук.
С 1975 года по 2004 год служил в КГБ СССР, ФСБ РФ.
С 2004 года по 2006 год работал заместителем руководителя Федеральной таможенной службы России.
С 2006 года по 2007 год работал директором по особым поручениям «Рособоронэкспорта».
В 2007 году получил должность заместителя генерального директора госкорпорации Ростех.
С 2008 года входит в состав Попечительского совета РЭА им. Г.В. Плеханова.
С декабря 2011 года работает заведующим профильной кафедрой экономического анализа и корпоративного управления производством и экспортом высокотехнологичной продукции Государственной корпорации «Ростех» РЭУ им. Г.В. Плеханова.
На 9 декабря 2016 года Николай Анатольевич Волобуев работает заместителем генерального директора Ростех.