Попытался он успеть посмотреть ход событии в походе войск Киевского военного округа в Западную Украину. Получил разрешение, но не доехал, попал в автомобильную катастрофу, в результате - сотрясение мозга и надлом четырех ребер. Можно сказать, как он писал сам в своих воспоминаниях, жизнь ему спас подарок Долорес Ибаррури, полученный от нее в Испании, - металлический карандаш. Массивный карандаш преградил путь к сердцу куску металла, ударившему в грудь. Он не написал в воспоминаниях, что от сильного удара у него произошли многочисленные травмы в желудочно-кишечном тракте. Травмы излечили, но образовалось множество спаек, и поэтому периодические боли причиняли тяжелые мучения во всю последующую жизнь, хотя сильный организм и перенес остальные травмы почти бесследно.
После лечения он имел короткий отдых, отданный охоте, а затем был направлен в Ленинградский военный округ, где назревали события, приведшие потом к войне. Там он и пробыл от начала и до конца ее, находясь главным образом на важнейшем направлении - Карельском перешейке - в Седьмой армии.
Артиллерия сыграла решающую роль в прорыве линии Маннергейма. А ее начальник заслуженно удостоился новой правительственной награды - ордена Ленина. На месяц раньше Н. Н. Воронову было присвоено звание командарма 2-го ранга. Это звание общевойсковое, и тогда носили его всего два артиллериста Н. Н. Воронов и В. Д. Грендаль, но последний командовал тогда Тринадцатой армией на том же Карельском перешейке и фактически являлся общевойсковым командиром. В июне 1940 года при введении генеральских званий Н. Н. Воронову было присвоено звание генерал-полковника артиллерии.
За несколько дней до Великой Отечественной войны Н. Н. Воронов назначается начальником Главного управления ПВО. А через месяц, 19 июля 1941 года, в связи с восстановлением упраздненной за год до этого должности начальника артиллерии Красной Армии он вновь назначается на этот пост.
Начался новый период в его жизни, самый яркий и самый продуктивный. Николай Николаевич вступил в него 42-летним, относительно для занимаемого положения молодым человеком, однако вполне зрелым и готовым к полноценному выполнению своих ответственных, сложных и разнообразных обязанностей.
20 июля 1941 года генерал-полковник артиллерии Н. Н. Воронов получил первое приказание Верховного главнокомандующего - выехать в качестве представителя Ставки в район Ельни, где шли ожесточенные бои. Там он пробыл до 5 августа, когда на этом направлении наступило затишье.
