В 1919 году 15-летний Николай Кузнецов вступил в Северо-Двинскую военную речную флотилию, приписав себе два года, чтобы быть принятым (ошибочный год рождения (1902-й) до сих пор встречается в некоторых справочниках). В 1921—1922 годах — строевой Архангельского флотского экипажа. С 1922 года служил в Петрограде, в 1923—1926 годах учился в Военно-морском училище им. М. В. Фрунзе, которое окончил с отличием 5 октября 1926 года. Местом службы выбрал Черноморский флот и крейсер «Червона Украина». Это был первый из достроенных в СССР крейсеров типа «Светлана». Служил командиром батареи, командиром роты, старшим вахтенным начальником. В 1929—1932 годах — слушатель Военно-морской академии, которую также окончил с отличием. В 1932—1933 годах — старший помощник командира крейсера «Красный Кавказ». С ноября 1933 по август 1936 года командовал крейсером «Червона Украина», где довёл до совершенства систему боевой готовности одиночного корабля. В августе 1936 года отправлен на гражданскую войну в Испанию, где был главным военно-морским советником республиканского правительства. Принял псевдоним дон Николас Лепанто, в честь самой великой морской победы Испании. Участвовал в подготовке и проведении боевых операций республиканского флота, обеспечивал приём транспортов из СССР. За службу в Испании награждён орденами Ленина и Красного Знамени.