В 1932 году Николай Духов окончил Ленинградский политехнический институт и был направлен на Кировский завод, где прошел путь от рядового инженера до заместителя главного конструктора. Им лично были разработаны проекты принципиально новых тяжелых танков серии КВ. В начале Великой Отечественной войны предприятие было эвакуировано в Челябинск, где слилось с тракторным заводом в так называемый «Танкоград». Духов становится главным конструктором. Он налаживает поточно-конвейерное производство танков КВ, возглавляет разработку их модификаций и самоходных артиллерийских установок, осуществляет коренную модификацию средних танков Т-34. Венцом работы коллектива, руководимого Н. Духовым, явилось создание тяжелых танков серии ИС, отлично зарекомендовавших себя в период Великой Отечественной войны.
     В 1948 году Николай Духов был привлечен к работам в советском атомном проекте и стал заместителем главного конструктора КБ-11 Юлия Борисовича Харитона. Возглавляя конструкторский сектор, Духов руководил разработками конструкции как первого отечественного плутониевого заряда, так и конструкции атомной бомбы. Разработка принципиально новых конструкций, отсутствовавших в отечественной практике, развитие новых технологических решений, необходимых для изготовления ядерных зарядов и ядерных боеприпасов, организация специализированного производства новых изделий и приборов, стимулирование в интересах создания ядерного оружия расчетных методик, вычислительной техники, материаловедения – все это стороны многогранной деятельности Николая Леонидовича Духова, который по праву может считаться основателем конструкторской школы по ядерным боеприпасам.
     Он активный участник испытаний первой отечественной атомной бомбы на Семипалатинском полигоне 29 августа 1949 г. и первой водородной бомбы РДС-6с 12 августа 1953 года. Юлий Борисович Харитон вспоминал: «Роль Николая Леонидовича в создании первых образцов оружия была чрезвычайно велика. Вместе со своими товарищами по работе он очень много сделал, чтобы под общим руководством Игоря Васильевича Курчатова приблизить день ликвидации американской монополии на ядерное оружие».
     С 1954 года Николай Леонидович стал директором, главным конструктором и научным руководителем филиала № 1 КБ-11 (в настоящее время ВНИИА), которым руководил до 1964 года. Духов определил основные направления тематики института - создание ядерных боеприпасов для стратегических и тактических комплексов ядерного оружия, систем электрического и нейтронного инициирования ядерных зарядов, приборов автоматики ядерных боеприпасов, унифицированной контрольно-измерительной аппаратуры.
     За десять лет под его руководством разработаны три поколения блоков автоматики, первое поколение ядерных боеприпасов для семнадцати различных носителей – баллистической ракеты Р-7, первых крылатых ракет для ВВС, ВМФ, ПВО. Для этих ЯБП была разработана целая гамма электромеханических приборов. Для контроля ЯБП и блоков автоматики разработаны первые три поколения контрольно-измерительной аппаратуры: осциллографическая, малогабаритная безосциллографическая и автоматизированная с цифровой регистрацией.
     Придавая огромное значение подготовке научных кадров высшей квалификации, Духов поставил перед министерством вопрос о создании в КБ аспирантуры и совета по присуждению ученых степеней кандидата технических наук. Первые три защиты состоялись уже в 1962 году. Как заместитель председателя НТС министерства, Николай Леонидович вел большую работу по координации разработок между КБ и НИИ отрасли, повышению научно-технического уровня разработок, по унификации и стандартизации, повышению эксплуатационных характеристик ЯБП.
     Под его влиянием формировались основные подразделения и коллективы разработчиков и производства, воспитывались руководители, продолжившие начатое им дело. Основы, заложенные Николаем Леонидовичем в становлении новых технологических направлений, организации специализированного производства, стимулировании развития расчетных методик, вычислительной техники, материаловедения, стали прочным фундаментом для развития Всероссийского НИИ автоматики на долгие годы.
     За выдающиеся заслуги в области создания танков и ядерного оружия Н. Духов был трижды (в 1945, 1949 и 1953 гг.) удостоен звания Герой Социалистического Труда, награжден четырьмя орденами Ленина, орденом Суворова II степени, орденами Трудового Красного Знамени, Красной Звезды и медалями. Ему были присуждены Ленинская премия
     (1960 г.) и пять Государственных премий СССР (1943, 1946, 1949, 1951, 1953 гг.).
     Скончался Николай Леонидович Духов 1 мая 1964 года после непродолжительной, но тяжелой болезни. На торжественном собрании во ВНИИА, посвященном 70-летию со дня рождения Николая Леонидовича, Юлий Борисович Харитон сказал: «Духов ушел от нас в полном расцвете творческих сил… Но то, что он сделал за свою жизнь, огромно как по количеству и уровню инженерных решений, так и по тому значению, которое его труды имели для укрепления оборонной мощи нашей Родины».
     Дело Духова продолжили его преемники.
     В настоящее время ВНИИ автоматики им. Н.Л. Духова является одним из наиболее динамично развивающихся предприятий Минатома. Ему удалось установить тесные партнерские связи со многими фирмами США, Западной Европы и Азии. Производственные мощности предприятия постоянно растут, увеличиваются площади цехов и лабораторий, идет техническое перевооружение конструкторской, лабораторной, технологической, производственной, вычислительной базы института. Активно реализуется программа кадрового развития института, в рамках которой сделана ставка на существенное омоложение персонала, на сохранение и передачу молодежи уникальных и ключевых знаний.
     К столетию Николая Леонидовича и пятидесятилетию Всероссийского НИИ автоматики на территории ВНИИА был установлен бюст Н.Л. Духова работы известного скульптора В.Н. Левина.