Помимо перечисленных дел, у него были главные функции - боевая подготовка кадров артиллерии и артиллерийских частей к войне. Тут он оказался в необычных условиях: предшествующая его деятельность в качестве командира полка и начальника училища концентрировалась на весьма ограниченном пространстве казарма, военный городок, летний лагерь на артиллерийском полигоне. Теперь же подведомственные ему части располагались на территории от Баренцева до Черного моря и от Западного Буга до Тихого океана. Надо было узнавать кадры в военных округах, армиях и т.д. и строить всю работу в соответствии с реальными представлениями о командных кадрах. Наконец, надо было взять дело подготовки кадров в свои руки.
Он дает заключение проекту Боевого устава артиллерии (часть 2-я, 1937), одобрив его и тем самым покончив с имевшимся еще к этому проекту недоверием из-за того, что руководитель проекта был репрессирован.
Этот устав сослужил хорошую службу в подготовке артиллерии к войне. В 1940 году Н. Н. Воронов добивается введения у себя учета командных кадров и согласования с ним всех назначений и перемещений. Добивается переподчинения ему артиллерийских военно-учебных заведений. До этого они находились в ведении Главного управления вузов. И тогда еще в училищах был введен десятичасовой учебный день. Сверх него часовая ежедневная стрелково-артиллерпйская тренировка и тренировка в стрельбе из ручного оружия. Времени на самоподготовку, внешкольную политпросветработу и отдых не оставалось. Протесты не только не помогали, но и были небезопасны для служебного положения протестующего.
Получив артиллерийские училища в свое подчинение, Н. Н. Воронов собирает совещание начальников и, несмотря на неплохой личный опыт, внимательно выслушивает наши предложения, разрешает широкое обсуждение положения в училищах, отвечает на вопросы, по некоторым обещает дать ответы позднее. По ряду вопросов сразу же обещает помочь и сдерживает свои обещания. Совещание продолжалось три дня. Николай Николаевич использовал перерывы для бесед с начальниками училищ, стал даже питаться в столовой вместе с нами, пользуясь всякой возможностью лучше познакомиться с теми, кому доверено ответственное дело обучения и воспитания командиров-артиллеристов.
Авторитет его в наших глазах рос в эти дни буквально по часам. Приятно было сознавать, что у руля стоит не только знающий и опытный артиллерист, но весьма разумный человек, умеющий выслушать, дать толковое разъяснение, незаносчивый, с ним можно было вести беседу. Одним только поведением на этом сборе Николай Николаевич добился такого уважения к себе, какого не достигнуть посылкой директив и в несколько лет. Через нас, начальников училищ, через наши рассказы о новом начальнике артиллерии поднимался его авторитет, он распространялся на офицеров училищ, наши уважительные о нем отзывы проникали в толщу курсантов, завтрашних командиров, а с ними и во все артиллерийские части.
За время нахождения Н. Н. Воронова у руководства советской артиллерией нашей армии еще до Великой Отечественной войны пришлось трижды вести боевые действия, масштаб которых последовательно возрастал от участия двух усиленных стрелковых дивизий до нескольких общевойсковых армий. Это боевые события в районе озера ан в 1938 году, на реке Халхин-Гол в 1939 году и 939 - 1940 годах советско-финляндская война. Боевые действия у озера Хасан были в общем-то скоротечны. Н. Н. Воронов прибыл к месту с опозданием (было приказано ехать из Москвы поездом). С разрешения наркома обороны он использовал свой приезд на Дальний Восток для ознакомления с артиллерийскими частями, проверки их боевой готовности. Ему стало понятно, что во многих частях допускается упрощенность в создаваемой обстановке на учениях и стрельбах, в ряде гарнизонов, особенно отдаленных, практикуется ведение занятий "условно" вместо того, чтобы готовить части и командиров к ведению боевых действий в полевых и сложных условиях. После его доклада народному комиссару обороны во всех артиллерийских частях стали искоренять выявленные недостатки.
Летом 1939 года Воронов вылетает в район боевых событий на Халхин-Голе. Он проводит здесь идею централизованного управления группой артиллерии командованием армией, а затем, в последнем решительном наступлении на противника, - планирования боевых действий артиллерии всей группы войск. Вплотную занимался здесь Н. Н. Воронов решением ряда боевых задач. За эту операцию он был награжден орденом Красного Знамени.
Осенью 1939 года Н. Н. Воронов участвует в освободительном походе с войсками Белорусского военного Округа в Западную Белоруссию. Теперь он получает реальное представление об организации и проведении марша многих артиллерийских частей в сложнейших условиях большого некомплекта средств механической тяги и использования в целом малопригодных тракторов из сельского хозяйства в качестве тягачей тяжелых орудий.
Попытался он успеть посмотреть ход событии в походе войск Киевского военного округа в Западную Украину. Получил разрешение, но не доехал, попал в автомобильную катастрофу, в результате - сотрясение мозга и надлом четырех ребер. Можно сказать, как он писал сам в своих воспоминаниях, жизнь ему спас подарок Долорес Ибаррури, полученный от нее в Испании, - металлический карандаш. Массивный карандаш преградил путь к сердцу куску металла, ударившему в грудь. Он не написал в воспоминаниях, что от сильного удара у него произошли многочисленные травмы в желудочно-кишечном тракте. Травмы излечили, но образовалось множество спаек, и поэтому периодические боли причиняли тяжелые мучения во всю последующую жизнь, хотя сильный организм и перенес остальные травмы почти бесследно.
После лечения он имел короткий отдых, отданный охоте, а затем был направлен в Ленинградский военный округ, где назревали события, приведшие потом к войне. Там он и пробыл от начала и до конца ее, находясь главным образом на важнейшем направлении - Карельском перешейке - в Седьмой армии.
Артиллерия сыграла решающую роль в прорыве линии Маннергейма. А ее начальник заслуженно удостоился новой правительственной награды - ордена Ленина. На месяц раньше Н. Н. Воронову было присвоено звание командарма 2-го ранга. Это звание общевойсковое, и тогда носили его всего два артиллериста Н. Н. Воронов и В. Д. Грендаль, но последний командовал тогда Тринадцатой армией на том же Карельском перешейке и фактически являлся общевойсковым командиром. В июне 1940 года при введении генеральских званий Н. Н. Воронову было присвоено звание генерал-полковника артиллерии.
