W Kwaterze Głównej Naczelnego dowództwa przy dowództwie frontów (Stepowego, Dońskiego i Stalingradzkiego), kierował rozbiciem dużego zgrupowania sił niemieckich w rejonie Wołgi.
Po wojnie w latach 1950–1953 był przewodniczącym Akademii Nauk Artyleryjskich, a w latach 1953–1958 został komendantem Akademii Artyleryjskiej. Od roku 1958 znalazł się w grupie inspektorów wojskowych Ministerstwa Obrony ZSRR.
Zmarł 28 lutego 1968 w Moskwie. Jego ciało zostało skremowane, a urnę z prochami umieszczono pod murem kremlowskim na Placu Czerwonym.
Awanse gen. płk artylerii 04 czerwca 1940; marszałek artylerii 18 stycznia 1943Указ Президиума Верховного Совета СССР «О присвоении генерал-полковнику Воронову Н. Н. военного звания маршала артиллерии» от 18 января 1943 года // Ведомости Верховного Совета Союза Советских Социалистических Республик : газета. — 1943. — 28 января (№ 4 (264)). — С. 1.; główny marszałek artylerii 21 lutego 1944.