Механик-водитель танка 47-й гвардейской танковой бригады (9-й гвардейский танковый корпус, 2-я гвардейская танковая армия, 1-й Белорусский фронт), гвардии старший сержант Чапаев отличился при освобождении польских городов Груйец, Мщенов, Жирардув и Сохачев. 18 января 1945 года, ворвавшись на военный аэродром в городе Сохачев, экипаж танка огнём пушек и гусеницами уничтожил 2 вражеских самолёта, 4 зенитных пулемёта и захватил богатые военные трофеи. Участвовал в освобождении большой группы военнопленных из концлагеря в городе Бранево (Польша).
Звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда» Николаю Сергеевичу Чапаеву присвоено Указом Президиума Верховного Совета СССР от 27 февраля 1945 года.
Из наградного листа:
«В боях за нашу Социалистическую родину механик-водитель командир танка Кравченко товарищ Чапаев проявил исключительную отвагу, мужество и героизм, беспредельную преданность делу партии Ленина-Сталина. Сражаясь в составе передового отряда наших войск в исключительно стремительных боях за г. г. Груйец, Мщенов, Жирардув, Сохачев, Накель, Бромберг, товарищ Чапаев всегда и везде исключительно образцово выполнял приказы командира. Танк Чапаева не знал никогда остановок и, управляемый мужественной рукой водителя, всегда стремительно рвался вперёд.
В боях за г. г. Груйец, Мщенов, Жирардув, Сохачев, Накель, Бромберг товарищ Чапаев таранил 2 самолёта «Мессершмитт-109», танк Т-IV, раздавил гусеницами своего танка 4 зенитных пулемётных установки. Уничтожил гусеницами и огнём 160 автомашин, до взвода немцев, массу повозок с продовольствием и имуществом, захватив 100 автомашин с продовольствием и имуществом.
В г. Бромберг товарищ Чапаев ворвавшись в лагерь военнопленных вместе с Кравченко освободил и увёл из-под носа немцев до 100 англичан и французов».
После демобилизации Николай Сергеевич Чапаев жил в городе Канск Красноярского края. Работал шофёром.
Умер 22 октября 2003 года.
Награждён орденами Ленина, Красного Знамени, Отечественной войны 1-й и 2-й степеней, Красной Звезды, медалями.