Николай Семёнович окончил школу фабрично-заводского ученичества, а в 22 года стал директором этой школы, но страстно хотел учиться дальше. Поступил в Московский химико-технический институт, который был вскоре преобразован в военно-техническую академию. Среди его однокашников был, кстати, Рихард Зорге. А Патоличев стал секретарём комитета комсомола вуза. Потом военная наука, говорил Николай Семёнович, очень помогала ему в самые сложные периоды жизни.
После окончания вуза он стал инструктором ЦК ВКП(б), а там получил неожиданное задание. Его направили парторгом ЦК на Ярославский резиноасбестовый комбинат и одновременно первым секретарём райкома ВКП(б) Резинокомбинатского района. Комбинат переживал тогда трудное время становления.
Один из 518 важнейших в Союзе объектов первой пятилетки, он был предназначен для выпуска 80 процентов автопокрышек, но в первые годы справлялся с производственной программой лишь наполовину.
К концу 1939 года, спустя четыре месяца после назначения Патоличева, завод выпускал уже 12 тысяч покрышек в день. Первые ордена отметили работу комбината. Среди награждённых орденом Ленина был и парторг Патоличев.
Когда он ехал на очередной пленум Ярославского обкома ВКП(б), автомашина сломалась в дороге. Патоличев побежал, в шинели и будёновке по городским улицам. Таким и ворвался на пленум, где его утвердили первым секретарём Ярославского обкома ВКП(б). И было ему тогда 30 лет.
Приближение войны обнажило все сложности хозяйства. А первое, с чем столкнулся новый первый секретарь обкома, было сфабрикованное НКВД дело группы троцкистов. Многое в этом деле показалось Патоличеву надуманным, он настоял на пересмотре и добился освобождения всех арестованных.
Для 1939 года такой поступок требовал большого мужества. А Николай Семёнович спустя короткое время смело вступился за обвинённого во вредительстве директора завода синтетического каучука, не без оснований опасался и за свою жизнь. Но всё же снова спас человека.
Завод СК был создан при его непосредственном участии и вошёл в перечень славных строек в истории области. При Николае Семёновиче методом народной стройки была проложена трасса Ярославль – Рыбинск. Сама подготовка 90-километрового полотна была сделана за одни сутки! На строительство трассы, разделённой на участки, вышли сто тысяч ярославцев и 60 тысяч рыбинцев, шедших им навстречу. Поднявшись на самолёте, первый секретарь увидел ровную светлую полосу полотна будущего шоссе, на которую сразу же вышли дорожники.
Такими же темпами была построена Костромская дорога. И уже спешили со строительством другой, водной артерии, Волго-Балтийского канала, Рыбинского водохранилища, двух гидростанций. Волгострой стал крупнейшей стройкой страны. А сколько проблем породило создание мелких, наспех организованных колхозов. Именно Патоличев высказал в ЦК мнение о необходимости укрупнения колхозов и укреплении их производственной базы.
Будучи первым секретарём обкома ВКП(б) Патоличев часто встречался со Сталиным – на крупных мероприятиях и в узком кругу, лично испытывал на себе воздействие его личности, непредсказуемость его поступков.
В своих мемуарах Патоличев подробно описывал, например, ночное совещание у Сталина, на которое были приглашены секретари Владимирской, Ивановской областей, Ярославля. 14 октября 1941 года они ещё не знали, что захвачен Калинин, а Сталин знал и хотел подготовить их к самому трудному. Именно тогда прозвучали слова о Ярославле как о прифронтовом городе, о создании линии обороны на территории прилегающих к Москве областей. Был создан комитет обороны Ярославля под руководством Патоличева.
Под руководством обкома шла эвакуация крупнейших предприятий: рыбинского моторного, ярославского шинного. Ушли на фронт коммунистические дивизии Ярославля и Рыбинска – 11700 бойцов, из них около восьми тысяч коммунистов и комсомольцев. Сами работники обкома практически перешли на круглосуточную работу – Ярославль бомбили, воздушным налётам подвергалась территория Рыбинского моторного завода – но завода в городе уже не было.
Война ставила новые требования перед руководством страны. 28 декабря 1941 года Патоличев получил назначение – первым секретарём Челябинского обкома ВКП(б). Фронт нуждался в танках, вооружении, боеприпасах. Чёрная металлургия, Магнитка, военные заводы, мартены стали главной заботой Патоличева.
Все годы войны прожил он в постоянном напряжении – в ответственности за людей в тылу и на фронтах, когда каждый день начинался со сводки – сколько эшелонов с танками и вооружением вчера ушли на Запад, сколько нужно сегодня. И он всегда говорил, что именно ярославская школа помогла ему решать челябинские проблемы.
Но и после войны у Николая Патоличева не было спокойной работы. Как первый секретарь Ростовского обкома партии он налаживал разрушенную войной жизнь важнейшего региона страны, был секретарём ЦК компартии Украины и Белоруссии. Дважды Герой Социалистического Труда, депутат Верховного Совета СССР с 1940 года, член ЦК партии с 1941 года, свою трудовую биографию закончил министром внешней торговли СССР.
Книгу мемуаров он назвал «Испытание на верность». Вся жизнь его была таким испытанием на верность партии, народу, стране.