С августа 1942 года младший лейтенант Н. Т. Пуха на Сталинградском фронте. Во время Сталинградской битвы 300-я стрелковая дивизия удерживала позиции на островах Зайцевском, Спорном, Песчаном, Большом и Малый Пеньковатых в русле Волги, не давая возможности противнику переправиться на левый берег реки. Артиллерия дивизии оказывала большую поддержку советским частям, оборонявшимся непосредственно в Сталинграде. Осенью 1942 года Николаю Тимофеевичу присвоили звание лейтенанта, и вскоре перевели на должность командира батареи 214-го артиллерийского полка 38-й стрелковой дивизии. С декабря 1942 года Н. Т. Пуха в составе своего подразделения воевал на Донском фронте, участвовал в операции «Кольцо», в ходе которой была ликвидирована окружённая в Сталинграде группировка немецко-фашистских войск. За отличие в боях 38-я стрелковая дивизия приказом НКО СССР № 104 от 1 марта 1943 года была преобразована в 73-ю гвардейскую стрелковую дивизию, а гвардии лейтенант Н. Т. Пуха стал командиром батареи 153-го гвардейского артиллерийского полка.