С 7 мая 1942 года — командир 55-й стрелковой дивизии, которая воевала в 11-й, 27-й, 13-й, 70-й, 61-й армиях на Северо-Западном фронте, с мая 1943 — на Центральном фронте и с октября 1943 — на Белорусском фронте. Дивизия полковника Н. Н. Заиюльева успешно действовала против немецкой Демянской группировки, участвовала в Демянской 1943-го года, Курской оборонительной, Орловской, Черниговско-Припятской и Гомельско-Речицкой наступательных операциях советских войск, в том числе в освобождении города Щорс (21 сентября 1943 года) Черниговской области Украинской ССР.