В 1939 году был призван в ряды Красной Армии, в боях Великой Отечественной войны -с 1941 года. В 1942 году после офицерских курсов направлен в 295-й миномётный полк, который формировался в Московской области. Летом 1943 года часть Овечкина участвовала в Курской битве и вместе с другими подразделениями приняла на себя всю мощь ударов врага на южной стороне Курского выступа. В ходе кровопролитных боёв советские воины сдержали натиск противникам нанесли ему существенный урон. В этой битве лейтенант Овечкин показал себя стойким и бесстрашным офицером. В боях 4-7 июля его батарея отбила 11 атак противника. 9 июля, попав во вражеское окружение, Николай Сергеевич вызвал огонь на себя. Ещё через несколько дней раненым продолжал управлять огнем своей батареи. Храбрость героя была отмечена одним из высших боевых орденов - Боевого Красного Знамени. Далее были бои за освобождение Белгорода и Харькова. С октября 1943 года полк Овечкина перебросили на 1-й Прибалтийский фронт под город Невель Псковской области. С июня 1944 года 295-й миномётный полк участвовал в белорусской стратегической операции "Багратион". После прорыва немецкого фронта и освобождения Полоцка, советские войска успешно преследовали противника. Но враг опомнился и июльским днями 1944года, стремясь не допускать выхода Красной Армии к Риге, оказывал жестокое сопротивление в окрестностях Браслава. В журнале боевых действий советской 6-й гвардейской армии сказано: "...17 июля 1944 г. Противник, наступая с севера от д. Плюсы на д. Дубино и Кривосельцы Браславского района, значительными силами совершил несколько атак в первой половине дня..." В этот день и погиб капитан Овечкин, командир 1-го дивизиона 295-го миномётного полка .Командование, в представлении на посмертное награждение орденом Отечественной войны I степени, так описали его последние подвиги: "...за время поддержки 9-й стрелковой дивизии с 8 по 17 июля, когда противник на узком участке крупными силами неоднократно переходил в контрнаступление, тов. Овечкин за период с 14 по 17 июля отбил до 8 контратак, уничтожив при этом до 100 вражеских солдат и офицеров. 17.07.1944г. капитан Овечкин находился на наблюдательном пункте, корректировал огонь дивизиона и погиб смертью храбрых от вражеского осколка." Скорее всего , в тот же день героя похоронили на кладбище д.Кривосельцы, так как в ночь на 18 июля советские войска по приказу отошли из этих мест на более удобные для обороны позиции.