В детстве мечтал стать летчиком, но недостаточные знания математики не позволили сдать экзамены в училище.
В августе 1939 года был призван в Красную Армию и направлен в 208-ой мотострелковый полк 17-ой дивизии. В июне 1941 года полк был дислоцирован в район города Лида Белорусской ССР.
В первый день войны Николай Васильевич Дмитриенко участвовал в сражении: полк бомбили. Двигаясь к Белостоку, были атакованы вражескими танками. Боезапасы закончились и наши войска попали в окружение.
Николай Васильевич вступил в партизанский отряд, сформированный на Березине и записанный в штабе партизанских отрядов под номером 128. Как кадровый военный, помкомвзвода Дмитриенко был назначен командиром разведки.
Получив приказ, в сентябре 1943 года партизанский отряд соединился с действующей армией. Николая Васильевича отозвали в Москву в штаб партизанских отрядов. Там произошли его встречи с Ворошиловым, Хрущевым, Пономаренко. Следующим назначением Дмитриенко был партизанский отряд «Сталинец», действующий на Кольском полуострове.
Партизанские будни состояли из рейдов по тылам вражеских войск, тяжелой и изнурительной военной страды, холода, потери боевых друзей. Раненный, он попадает в эвакогоспиталь № 1022.
В 1944 году Николай Васильевич стал участником парада Победы в Петрозаводске в честь разгрома немецко-фашистских захватчиков в Заполярье. Далее – направление в 33-ий мотострелковый полк второй танковой дивизии, потом – Дальневосточный фронт.
С 1955 года Дмитриенко жил и работал в Оленегорске. Его самоотверженный труд машинистом грейферного крана в цехе обезвоживания и сушки дробильно-обогатительной фабрики был достойным продолжением боевых заслуг участника войны и отмечен в 1971 году орденом Ленина.
Николай Васильевич активно участвовал в общественной жизни трудового коллектива комбината и города, добросовестно исполняя обязанности члена парткома, профкома и депутата.
Трудовую династию Дмитриенко продолжают четверо детей Николая Васильевича, внуки и правнуки, живущие в Оленегорске.
Имеет награды: орден Красной Звезды (№ 2908728), орден Ленина (№ 414518), медали «Партизану Отечественной войны» 1 степени (№ 032939), «Партизану Отечественной войны» 11 степени (№ 040340), «За оборону Заполярья» (А № 046494), «За Победу над Германией в Великой Отечественной воине» (В № 180364), «За победу над Японией» (Д № 257853), юбилейные медали, звание – Почетный гражданин города Оленегорска.