Родился  22 марта 1923 года в селе Чаадаевка ныне Городищенского района Пензенской области в семье рабочего. Русский. Окончил 8 классов. Работал счетоводом. Призван в армию в  декабре 1941 года Городищенским райвоенкоматом. В 1942 году окончил Моршанское пулемётно-миномётное училище.

В действующей армии – с октября 1942 года. Сражался на Западном, Юго-Западном,  4-м и 3-м  Украинских,  Карельском,  3-м,  2-м, снова 3-м Украинских фронтах.

С  марта 1943 года воевал в 7-й артиллерийской дивизии прорыва Резерва Главного Командования.

Участвовал в  Изюм-Барвенковской,  Донбасской стратегической,  Нижнеднепровской стратегической,  Никопольско-Криворожской, Березнеговато-Снигирёвской,  Одесской, Выборгско-Петрозаводской стратегической,  Ясско-Кишинёвской стратегической,  Дебреценской.  Будапештской стратегической и Венской стратегической наступательных операциях.

Освобождал  Украину, Молдавию, Южную Карелию, Румынию, Венгрию, Австрию. Был  ранен.

Отличился при форсировании Дуная.

В ночь на 5 декабря 1944 года вместе с первыми штурмовыми группами переправился на подручных средствах через Дунай южнее города Эрчи (Венгрия). Находясь в боевых порядках стрелковых подразделений, засекал вражеские огневые точки и по радио корректировал огонь миномётов дивизиона. Эффективным огнем 120-миллиметровых минометов отразил контратаку противника силой до полка пехоты. Уничтожил  до роты пехоты противника, 3 станковых пулемета, подавил огонь двух 81-мм  минометных батарей, чем способствовал успешному продвижению и расширению плацдарма до четырех километров в глубину.

Указом Президиума Верховного Совета СССР от 24 марта 1945 года за образцовое выполнение боевых заданий командования на фронте борьбы с немецкими захватчиками и проявленные при этом отвагу и геройство старшему лейтенанту Горюнову Николаю Фёдоровичу присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда».

Войну закончил в городе Грац (Австрия).

С 1946 года старший лейтенант Н.Ф. Горюнов — в  запасе. Возвратился в Пензенскую область. В 1951 году окончил Пензенскую областную партийную школу, работал в аппарате КПСС в Чаадаевке.

Скончался 4 июля 1986 года. Похоронен в селе Чаадаевка.

Награжден  орденами Ленина (24.03.1944), Отечественной войны 1-й (11.03.1985) и 2-й (1944) степени, Красной Звезды (24.10.1943), медалями.

Именем  Героя названа улица в Чаадаевке. На здании Чаадаевской средней школы установлена мемориальная доска.

При подготовке биографии, кроме указанных источников, использован материал с сайта Пензенской областной библиотеки им. М.Ю. Лермонтова.