До войны работал на заводе «Текмаш» в Орле. Призван в РККА 5 октября 1940 года, проходил службу в Полоцке. Член ВЛКСМ.

По одним данным, 22 июня 1941 года получил лёгкое ранение при авианалёте. Вскоре был направлен на фронт, в район Кричева. Служил наводчиком орудия в составе 6-й стрелковой дивизии. По другим данным, 25 июня 1941 года он принял бой в составе роте заставы 55 стрелкового полка 17-й стрелковой дивизии на рубеже р. Дитва и после выполненного задания достиг нового рубежа обороны у р. Добрость

Под натиском 4-й танковой дивизии Хайнца Гудериана, которой командовал фон Лангерман, части 13-й армии отступали, а вместе с ними и полк Сиротинина. 17 июля 1941 года командир батареи принял решение оставить у моста через реку Добрость на 476-м километре шоссе Москва — Варшава одно орудие с расчётом из двух человек и боекомплектом в 60 снарядов прикрывать отступление с задачей задержать танковую колонну. Одним из номеров расчёта стал сам комбат; вторым добровольно вызвался Николай Сиротинин.

Орудие было замаскировано на холме в густой ржи; позиция позволяла хорошо просматривать шоссе и мост. Когда на рассвете показалась колонна немецкой бронетехники, Николай первым выстрелом подбил вышедший на мост головной танк, а вторым — замыкающий колонну бронетранспортёр, тем самым создав пробку на дороге. Командир батареи получил ранение и, поскольку боевая задача была выполнена, отошёл в сторону советских позиций. Однако Сиротинин отказался отступать, поскольку при пушке по-прежнему оставалось значительное количество неизрасходованных снарядов.

Немцы предприняли попытку расчистить затор, стащив подбитый танк с моста двумя другими танками, но и они были подбиты. Бронемашина, попытавшаяся преодолеть реку вброд, увязла в болотистом берегу, где была уничтожена. Немцам долго не удавалось определить местополжение хорошо замаскированного орудия; они считали, что бой с ними ведёт целая батарея. Бой продолжался два с половиной часа, за это время было уничтожено 11 танков, 6 бронемашин, 57 солдат и офицеров.

К моменту, когда позиция Николая была обнаружена, у него осталось всего три снаряда. На предложение сдаться Сиротинин ответил отказом и отстреливался из карабина до последнего.

17 июля 1941 года. Сокольничи, близ Кричева. Вечером хоронили неизвестного русского солдата. Он один стоял у пушки, долго расстреливал колонну танков и пехоту, так и погиб. Все удивлялись его храбрости… Оберст перед могилой говорил, что если бы все солдаты фюрера дрались, как этот русский, то завоевали бы весь мир. Три раза стреляли залпами из винтовок. Все-таки он русский, нужно ли такое преклонение?

— Из дневника обер-лейтенанта 4-й танковой дивизии Фридриха Хёнфельда

Во второй половине дня немцы собрались у места, где стояла пушка Сиротинина. Туда же заставили прийти и нас, местных жителей. Мне, как знающей немецкий язык, главный немец лет пятидесяти с орденами, высокий, лысый, седой, приказал переводить его речь местным людям. Он сказал, что русский очень хорошо сражался, что если бы немцы так воевали, то давно уже взяли бы Москву, что так должен солдат защищать свою Родину — фатерланд…

— показания Ольги Вержбицкой, жительницы села Сокольничи

Награды

• Орден Отечественной войны 1-й степени (посмертно)

В 1948 году останки Николая Сиротинина были перезахоронены в братской могиле, на которой установлен памятник в виде скульптуры солдата, скорбящего о погибших товарищах, а на мраморных досках в списке захороненных указана фамилия Сиротинина Н. В.

В 1960 году Сиротинин был посмертно награждён орденом Отечественной войны I степени.

В 1961 году на месте подвига у шоссе поставлен памятник в виде скромного обелиска с именем героя, возле которого на постаменте установлено настоящее 76-мм орудие. В городе Кричев имеется улица Сиротинина.

На заводе «Текмаш» в Орле установлена небольшая мемориальная доска с краткой справкой о Н. В. Сиротинине.

В музее Боевой Славы в средней школе № 17 города Орла имеются материалы, посвящённые Н. В. Сиротинину.

Н. В. Сиротинин так и не был представлен к званию Героя Советского Союза. По словам родственников, для оформления документов нужна была фотография, но единственная имевшаяся у родных фотокарточка была утеряна в эвакуации. Согласно официальному ответу Главного управления кадров Министерства обороны СССР, для представления Н. В. Сиротинина к высокому званию нет оснований, поскольку в годы войны вышестоящим командованием не было принято такого решения, а в послевоенные годы повторно рассматривались только нереализованные представления.