Родился 30 апреля 1917 в Петрограде в многодетной семье рабочего. Русский. Член ВКП(б) с 1940 года. Окончил 9 классов средней школы, школу ФЗУ и 3 курса электротехнического рабфака. Работал в добровольном спортивном обществе "Рот-фронт" и одновременно учился в аэроклубе. В РККА с 1938 года. В 1940 году окончил Чугуевское военное авиационное училище летчиков, затем Кирово-бадские высшие курсы летной подготовки и воздушной стрельбы. Служил в Белорусском Особом военном округе под Барановичами, где и застала его война.

   Участник Великой Отечественной войны с 22 июня 1941 года. Заместитель командира эскадрильи 162-го истребительного авиационного полка (43-я истребительная авиационная дивизия, Западный фронт) старший лейтенант Козлов Н.А. открыл свой боевой счет на второй день войны, сбив в воздушном бою на самолете И-16 тяжелый истребитель противника Me-110. 21 августа в воздушном бою под Брянском один бомбардировщик Ju-88 сбил, а другой подбил. Совершил вынужденную посадку на поврежденном самолете в поле. К сентябрю на его личном счете было уже 9 сбитых вражеских самолетов.

   24 сентября 1941 года на подступах к городу Брянску на истребителе И-16 тип 29 вступил в бой с 5 бомбардировщиками противника Ju-88. В ходе боя двух из них сбил огнем бортового оружия. Вскоре боеприпасы кончились. Вдруг он заметил, как одному "юнкерсу" удалось прорваться к железнодорожной станции. Козлов довернул свой истребитель и зашел в атаку со стороны солнца. Настигнув врага, он нанес по нему удар своим самолетом. Приземлился на парашюте.

   Командир эскадрильи 788-го истребительного авиационного полка (102-я истребительная авиационная дивизия, Сталинградский корпусной район ПВО) капитан Козлов Н.А. 24 мая 1942 года вылетел на самолете Як-1Б на перехват вражеского воздушного разведчика. В районе станицы Морозовской (ныне Волгоградская область) на высоте 9500 м он обнаружил Ju-88, направлявшийся в сторону Сталинграда. Догнав противника, он вступил с ним в бой. Отстреливаясь, фашист перешел в крутое пикирование. Козлов последовал за ним. Догнав противника, он зашел ему в хвост и нажал на гашетку, но очереди не последовало (от перегрузки перекосило ленту). Тогда он решил пойти на таран. В это время "юнкерс" попытался уйти в облака. Козлов догнал его у кромки облаков и винтом отрубил хвостовое оперение, после чего тот вражеский самолет рухнул на землю. От удара истребитель сначала подбросило вверх, потом он перевернулся и упал на поле возле станицы Морозовской. Подоспевшие колхозники помогли летчику выбраться из кабины.

   К середине сентября 1942 года произвел 495 боевых вылетов, в 101 воздушном бою лично сбил 12 и в группе 5 самолетов противника. Был дважды ранен. 14 февраля 1943 года ему присвоено звание Героя Советского Союза.

   С осени 1942 года воевал в составе 910-го истребительного авиационного полка. В сентябре 1943 года назначен командиром 907-го истребительного авиационного полка (9-й истребительный авиационный корпус, Курский корпусной район ПВО). Войну закончил в Берлине. Всего произвел 620 боевых вылетов. В 127 воздушных боях сбил 23 самолета противника (из них 20 - бомбардировщики).

   После войны продолжал службу в Войсках ПВО. В 1954 году окончил Военную академию Генерального штаба. С мая 1976 года генерал-майор авиации Козлов - в запасе. Живет в Москве. Награжден орденом Ленина, 2 орденами Красного Знамени, орденом Александра Невского, 2 орденами Отечественной войны 1 степени, 3 орденами Красной Звезды, медалями.