Образование 7 классов. До призыва на военную службу работал в колхозе.
В ряды Рабоче-крестьянской Красной Армии Н. А. Попов был призван Белоярским районным военкоматом Свердловской области. Службу начал в Ивановской области в составе 9-го воздушно-десантного корпуса. Прошёл боевую подготовку воина-десантника. В августе 1942 года на базе корпуса была сформирована 36-я гвардейская стрелковая дивизия. В её составе стрелок 104-го гвардейского стрелкового полка гвардии красноармеец Н. А. Попов 11 августа 1942 года прибыл на Сталинградский фронт. До второй декады августа основные силы дивизии, включённой в состав 57-й армии, находились в резерве фронта. В боях с немецко-фашистскими захватчиками Николай Антонович участвовал с 20 августа 1942 года. Боевое крещение принял в боях в межозерном дефиле Сарпа-Цаца против частей 48-го танкового корпусавермахта. В конце августа 1942 года 36-я гвардейская стрелковая дивизия была передана в состав 64-й армии и вела бои на южных подступах к Сталинграду. В ходе контрнаступления советских войск под Сталинградом она по тактическим соображениям несколько раз переподчинялась 57-й и 64-й армиям Донского фронта. Гвардии красноармеец Н. А. Попов принимал участие в операциях «Уран» и «Кольцо», ликвидации окружённой в городе группировки противника.
В ночь с 25 на 26 сентября 1943 года подразделения 104-го гвардейского полка под огнём противника форсировали Днепр в районе села Сошиновка Верхнеднепровского районаДнепропетровской областиУкраинской ССР. Одним из первых на правый берег реки ступил гвардии ефрейтор Попов. В бою за село Сошиновка он увлёк бойцов за собой, и первым ворвавшись в расположение артиллерийской батареи противника, уничтожил офицера и пять артиллеристов. Используя замешательство врага, Николай Антонович во главе группы бойцов с ходу вступил в бой за важную высоту 134,4, которую немцы превратили в мощный опорный пункт. Не выдержав ожесточённой рукопашной схватки, немцы бежали. В бою Н. А. Попов огнём из автомата и захваченного у противника ручного пулемёта уничтожил до 20 солдат противника. Не смирившись с потерей важной высоты, противник пять раз переходил в контратаку, но каждый раз вынужден был отступать, потеряв до 50 человек убитыми. Во время боя за высоту 134,4 гвардии ефрейтор Попов несколько раз сигнальными ракетами вызывал на себя огонь полковой артиллерии и миномётов, устранил более 120 обрывов телефонного кабеля и оказал своевременную помощь двум тяжело раненым офицерам, чем спас им жизнь.
За успешное форсирование реки Днепр, прочное закрепление плацдарма на западном берегу реки Днепр и проявленные при этом отвагу и геройство указом Президиума Верховного Совета СССР от 20 декабря 1943 года гвардии ефрейтору Попову Николаю Антоновичу было присвоено звание Героя Советского Союза. Получить награду он не смог. В декабре 1943 года в ходе Знаменской операции2-го Украинского фронта при отражении многочисленных немецких танковых контрударов на реке Ингулец в Петровском районеКировоградской области севернее Кривого Рога Н. А. Попов пропал без вести.
Обелиск в честь Героя Советского Союза Н. А. Попова установлен в селе Хромцово Белоярского района Свердловской области.
Бюст Героя Советского Союза Н. А. Попова установлен в посёлке городского типа Белоярский Свердловской области.
В посёлке СовхозныйБелоярского городского округа одна из улиц названа именем Героя[1]. Историко-краеведческий музей образовательного учреждения МАОУ «Совхозная СОШ № 10» носит имя Героя.
На родине Николая Антоновича Попова в деревне Черемхова на бывшем здании школы, где учился Герой, 7 мая 2015 года установлена мемориальная доска.
Герои Советского Союза: Краткий биографический словарь / Пред. ред. коллегии И. Н. Шкадов. — М.: Воениздат, 1988. — Т. 2 /Любов — Ящук/. — 863 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-203-00536-2.
Шёл парнишке в ту пору…: герои-комсомольцы в боях за Советскую Украину в годы Великой Отечественной войны 1941–1945 гг. / авт.-сост. В. Н. Немятый и др. — Киев: Молодь, 1985. — 367 с.
