Призван в армию в октябре 1941 году. После окончания Моршанского пулеметно-минометного училища и курсов усовершенствования в 1943 году с группой офицеров был отправлен в 379-й запасной стрелковый полк в должности командира минометного взвода ст. Селиксы Пензенской области для подготовки маршевых рот из числа выздоравливающих после ранения. Затем прошел курсы усовершенствования командного состава при Ульяновском военном училище, после чего направлен на фронт. В составе 1105-го стр. полка 328-й стр. дивизии 47-й армии 1-го Белорусского фронта командир минометного взвода, впоследствии командир взвода Н.М. Шемраев принимал участие в боях в районе Луцк-Ковель, освобождал Украину. 

Был контужен, в 12 апреля 1944 года – тяжело ранен в обе руки и грудь. После лечения в эвакогоспитале № 3651 в город Казань в октябре 1944 года был признан ограниченно годным II ст. и направлен в 5-й отдельный полк резерва офицерского состава. 2 ноября 1944 года уволен в запас. 

В том же месяце приказом Приволжского военного округа РВК направлен военным руководителем в Большетроицкую среднюю школу. В 1945-1947 годы являлся секретарем комсомольской организации, членом пленума РК ВЛКСМ, членом МК и РК профсоюза учителей. В 1948-1951 годы работал пропагандистом Большетроицкого РК КПСС, зав. сектором кадров, директором межрайонной заготовительной конторы. 

Закончил исторический факультет Старооскольского учительского института, затем Курского педагогического института. В 1952-1988 годы работал директором Краснополянской школы, восьмилетней школы № 5 города Шебекино, заместителем директора средней школы № 1. В 1994 году избран председателем районного Совета ветеранов войны, труда Вооруженных сил и правоохранительных органов. Является Почетным гражданином Шебекинского района и города Шебекино. 

Награжден орденом Отечественной войны I степени, медалью «За отвагу» и другими, в том числе «Ветеран труда», знаком «Отличник народного просвещения», грамотами гороно, роно.