Николай Николаевич Зорев родился 31 (18) мая 1915 г. в г. Троицкосавск (с 1934 г. - город Кяхта в Бурятии) в семье служащих. В 1917 г. семья переехала во Владивосток, где отец работал в должности юрисконсульта. Н.Н. Зорев в 1923 г. поступил в школу и в 1931 г. окончил 8 классов. В 1932 г. Н.Н. Зорев переехал в Новосибирск и поступил в Сибирский строительный институт. В 1934 г. он перевелся в Томский политехнический институт, который окончил в 1938 г. В том же году Н.Н. Зорев поступил в аспирантуру этого же института.

В 1943 г. Н.Н. Зорев защитил кандидатскую диссертацию и был переведен в Москву в институт ЦНИИМАШ, где работал сначала научным сотрудником, позднее зам. директора и директором (с 1973 г.) до своей кончины в 1978г.

За эти годы под руководством Н.Н. Зорева и при его непосредственном участии был проведен большой объем научно-исследовательских и опытно-промышленных работ по созданию новых технологических процессов и новых материалов в производстве оборудования атомных электростанций, начиная с выплавки, пластического формообразования заготовок и кончая обработкой металла резанием и неразрушающим контролем. Также Н.Н. работал над проблемой комплексной оптимизации технологий, материалов, промышленного оборудования, технологичности конструкций атомного оборудования.

Его труды «Исследование элементов механики процесса резания» (1952), «Высокопроизводительная обработка стали твердосплавным инструментом при прерывистом резании» (1961), «Обработка резанием тугоплавких сплавов» (1966), «Процесс износа твердосплавного инструмента» (1971) и др. являлись основой для решения многих актуальных задач технологии тяжелого машиностроения.

Под его руководством в 1971 г. был опубликован капитальный труд «Развитие науки о резании металлов», удостоенный Премии им. И.А. Тиме. Его монография «Механика процесса резания метал лов» была издана в США в 1969 г.

Всего Зоревым было опубликовано более 130 научных трудов, в т. ч. 28 монографий, получивших широкое признание в нашей стране и за рубежом. Он имел 25 авторских свидетельств и иностранных патентов.

Н.Н. Зорев многократно представлял нашу отечественную науку за рубежом, выступал с докладами и лекциями в ГДР, ВНР, ЧССР, Англии, Италии, Голландии, Франции, ФРГ, Швейцарии, Швеции, Норвегии, США, Японии.

В 1974 г. Зорев Н.Н. был избран член - корреспондентом АН СССР.

Н.Н. Зорев являлся действительным членом Международного технологического института «СИРП», членом Межведомственного технического совета по атомным электростанциям, членом Комиссии по машиностроению Комитета по Ленинским и Государственным премиям, членом редколлегии журнала «Вестник машиностроения», членом научно-технического совета Министерства тяжелого, энергетического и транспортного машиностроения, председателем секции по труднообрабатываемым материалам, заместителем председателя Научного совета по технологии машиностроения Госкомитета по науке и технике Совмина СССР.

За заслуги в области развития технологии машиностроения и многолетнюю плодотворную научно-инженерную деятельность указом Президиума Верховного Совета РСФСР в 1965 г. ему было присвоено почетное звание "Заслуженного деятеля науки и техники РСФСР", в 1954 г. награжден медалью «За трудовую доблесть», в 1971 г. по был награжден Орденом Ленина и в 1975 г. Орденом Трудового Красного Знамени. Посмертно удостоен Государственной премии СССР (1980).

Николай Николаевич Зорев умер 1 августа 1978 г. в Москве.