Николай Федорович Королёв родился 14 марта 1917 года в Москве. После окончания школы работал на заводе «Нефтьгаз».

Путь Николая Королёва в большой спорт начался в 1933 году под руководством Ивана Степановича Богаева — одного из зачинателей советского бокса. Вскоре Николай поступил в техникум физической культуры при Парке культуры и отдыха имени Сталина и стал тренироваться у Константина Градополова, а затем у Аркадия Георгиевича Харлампиева.

22 октября 1936 года в Москве в здании цирка на Цветном бульваре впервые разыгрывалось звание абсолютного чемпиона СССР по боксу. Противником Королёва был очень сильный и опытный Виктор Михайлов. Проведя 6 раундов по 3 минуты, Николай стал первой перчаткой Советского Союза. В 1937 году он победил на Всемирной рабочей Олимпиаде в Антверпене, нокаутировав двух противников в первом раунде.

Николай окончил школу тренеров, получив один из первых дипломов в Советском Союзе.

В 1939 году Николая призвали на военную службу. Он стал курсантом школы лётчиков-истребителей. Однако из-за аварии самолёта и тяжёлой травмы в феврале 1941 года Королёв был вынужден уволиться в запас.

Во время Великой Отечественной войны Н. Ф. Королёв служил в отряде Героя Советского Союза полковника Д. Н. Медведева. Он дважды выносил раненого Д. Н. Медведева с поля боя. В послевоенные годы Николай Фёдорович более 10 лет служил на Северном флоте.

В 1944 году Королёв снова вышел на ринг. На Чемпионате СССР 1944 года завоевал серебряную медаль, уступив в финале Андро Навасардову. В том же 1944 году в трудном поединке с Евгением Огуренковым он вернул звание абсолютного чемпиона СССР, а в 1945 году повторил это достижение. В 1946 году Н. Ф. Королёв стал победителем международных турниров в Хельсинки и Праге.