为列宁格勒第1炮兵学校军事委员，1936年因为在炮兵教育上的贡献而被授予红旗勋章。1935年第2次被派到了意大利，同年11月被提升为上校，1936年苏联派出以别尔津为首的军事顾问团，尼古拉·沃罗诺夫化名为“伏尔泰将军”，作为炮兵专家和基里尔·阿法纳西耶维奇·梅列茨科夫、坦克兵专家德米特里·巴甫洛夫一起作为军事顾问被派往西班牙。他和梅列茨科夫刚到西班牙就参加了一次进攻，但却发现只有他们两人冒着敌人的射击向前，他们努力说服也无效。在西班牙内战中的经验，让沃罗诺夫关于未来战争中自己对炮兵的经验无效的想法是错的