Родился 5 августа 1923 года в поселке Торговый (ныне город Сальск Ростовской области) в семье рабочего.

Окончил 7 классов. Работал токарем на механическом заводе имени братьев Красновых в Сальске.

Был призван в Красную Армию в ноябре 1941 года Сальским райвоенкоматом. В действующей армии – с декабря 1941 года на Калининском фронте. В дальнейшем воевал на 1-м и 2-м Прибалтийском, Ленинградском фронтах.

 Филоненко с боевыми товарищами.

Сражался в 619 артиллерийском полку 179 стрелковой дивизии, принимал участие в боях за освобождение Витебской области Белоруссии. В этих боях получил свою первую награду. Сержант Н.И. Филоненко в боях за деревню Лопашнево в декабре 1943 года своим орудием уничтожил 26 гитлеровцев. 2 пулемета, 1 орудие. В январе 1944 года в районе деревни Шабуни (Витебская область) разбил наблюдательный пункт противника, уничтожил 1 пулемет, подавил огонь противника прямой наводкой. Был награжден медалью «За отвагу».

Особенно отличился в Белорусской стратегической наступательной операции.

Из наградного листа на присвоение звания Героя Советского Союза

Во время артиллерийского наступления в районе местечке Шумилино Витебской области 23 июня 1944 года сержант Филоненко огнем своего орудия уничтожил 1 орудие противотанковой обороны, 4 пулеметные точки, минометную батарею противника, разбил два дзота.

Исключительную смелость и отвагу проявил при форсировании реки Западная Двина 25 июня 1944 года. Своим орудием прикрывал переправу стрелковых подразделений через реку и прямой наводкой уничтожит минометную батарею противника. 2 пулеметные точки, обеспечив этим форсирование реки. После этого сразу же организовал и лично руководил переправой через реку Западная Двина на подручных средствах своего орудия.

В это время противник перешел в контратаку, намериваясь оттеснить наши подразделения на противоположный берег. Сержант Филоненко, не теряя ни минуты, развернул свое орудие и прямой наводкой уничтожил до 80 гитлеровцев, 1 пулемет, 75-мм. орудие, подбил танк противника. Атака захлебнулась. Этим был обеспечен захват плацдарма на левом берегу Западная Двина.

В районе местечка Бешенковичи Витебской области 29 июня 1944 года, отражая прямой наводкой контратаку противника, расстрелял до роты гитлеровцев и подбил два танка.

В период боя с окруженной группировкой противника в районе деревни Рубеж Витебской области 27 июня 1944 года, оставшись один у орудия, самоотверженно работал за все номера, несмотря на превосходящие силы, прямой наводкой отражал попытку противника вырваться из окружения. В этом бою своим орудием лично уничтожил до 340 гитлеровцев. 5 пулеметов. 2 самоходных орудия «Фердинанд». Когда попаданием снаряда орудие было выведено из строя, он быстро привел из укрытия лошадей и под пулеметным огнем, рискуя жизнью, вывез орудие в надежное место.

За смелость, отвагу и геройство, проявленные в боях с немецкими захватчиками, достоин присвоения звания Героя советского Союза.

Командир 619 артполка подполковник Васильев.

4 июля 1944 года.

Указом Президиума Верховного Совета СССР от 22 июля 1944 года за мужество и героизм, проявленные при форсировании реки Западная Двина, Филоненко Николаю Ивановичу присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда».

С января 1945 года сержант Филоненко участвовал в боях по разгрому вражеской группировки на Курляндском полуострове, в том числе в освобождении города Мемель (Клайпеда)

После войны был демобилизован. Вернулся в родной город, был на комсомольской работе, затем работал заместителем директора горторга по кадрам, секретарем партийной организации вагонного депо в городе Сальске.

Скончался 16 марта 1999 года, был похоронен в Сальске.

Почетный гражданин города Сальска и Сальского района (1995).

Имя Героя носит одна из улиц Сальска.

На Аллеи Героев города Сальска установлена памятная стела с барельефом