Родился 16 декабря 1927 года в Севастополе в семье служащего. Русский. Окончил 10 классов. Чудом пережил ленинградскую блокаду, во время которой скончалась от голода его мать. В 1942-1943 годах в блокадном Ленинграде работал в тресте «Ленгороформление» для нужд фронта.
В Военно-Морском Флоте с мая 1943 года, доброволец. Участник Великой Отечественной войны. В составе экипажа надводного учебного корабля «Комсомолец» участвовал в боевых действиях на Балтике: машинист, боцман, заведующий библиотекой, секретарь комсомольской организации. Продолжал служить на этом корабле и боцманом мачты на учебном паруснике «Седов» по июнь 1948 года, когда убыл на учёбу. Член ВКП/КПСС в 1947-1991 годах.
В 1951 году окончил Военно-морское политическое училище имени А. А. Жданова, служил на торпедных катерах Северного флота. В 1959 году окончил Военно-политическую академию имени В. И. Ленина с золотой медалью. С 1959 года служил на дизельных подводных лодках Балтийского флота. В январе 1961 года переведён на Северный флот и назначен заместителем командира атомной подводной лодки «К-133» по политической части. В этой должности в 1966 году стал участником кругосветного группового похода атомных подводных лодок.
Примерный маршрут трансокеанского подводного перехода двух советских АПЛ под командованием контр-адмирала А.И. Сорокина в 1966 году.
С 1 февраля по 26 марта 1966 года многоцелевая АПЛ «К-133» под командованием капитана 2-го ранга Л. Н. Столярова, обогнув мыс Горн, совершила совместно с атомным ракетоносцем «К-116» групповой трансокеанский межфлотский переход из губы Западная Лица в бухту Крашенинникова. Этот уникальный переход возглавлял командующий флотилией АПЛ контр-адмирал А. И. Сорокин, чей походный штаб размещался на борту «К-116».
Для обеспечения нормального, безаварийного плавания приходилось устанавливать особый контроль за несением вахты, обеспечивать высокий моральный дух личного состава. Последним много занимался замполит «К-133» капитан 2 ранга Усенко Н. В. Он организовывал любопытные соревнования, поздравлял подводников с днём рождения, с праздниками, передавал по трансляции заявки на любимые мелодии. В отведенное время демонстрировались кинофильмы. Особым праздником на лодке стал переход экватора 16 февраля 1966 года в Атлантическом океане. Был Нептун со свитой и русалкой, поздравления сменились розыгрышами, шутками с «причащением» забортной водой…
Приказом Министра обороны СССР от 14 апреля 1966 года за успешное выполнение боевой задачи, впервые после войны, АПЛ «К-133» удостоена гвардейского звания.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 23 мая 1966 года за успешное выполнение заданий командования и проявленные при этом мужество и отвагу капитану 2-го ранга Усенко Николаю Витальевичу присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда».
В 1971 году окончил Военную академию Генерального штаба. С 1971 года - начальник политотдела 10-й эскадры на Тихоокеанском флоте. Контр-адмирал. С февраля 1973 года служил в Политическом управлении ВМФ СССР заместителем начальника - начальником отдела пропаганды и агитации, а с августа 1976 года - первым заместителем начальника Политуправления ВМФ.С июня 1980 года по март 1985 года вице-адмирал Усенко Н. В. - член Военного совета - начальник Политического управления Краснознамённого Северного флота. С марта 1985 года - начальник политотдела Института военной истории Министерства обороны СССР. кандидат исторических наук.
С июня 1990 года вице-адмирал Усенко Н. В. - в запасе. Жил в городе-герое Москве. Избирался депутатом Верховного Совета РСФСР 10-11-го созывов. Работал ведущим научным сотрудником Института военной истории Министерства обороны Российской Федерации. При его активном участии вышли в свет «Приказы и директивы Наркома ВМФ в годы Великой Отечественной войны 1941-1945 гг.», «Директивы Главного политического управления Военно-Морского Флота» в книге «Главные политические органы Вооружённых Сил СССР в Великой Отечественной войне 1941-1945 гг.».
Умер 24 марта 2015 года. Похоронен в Москве на Троекуровском кладбище.