Заместитель генерального прокурора Российской Федерации.
В 1987 году окончил юридический факультет Ленинградского государственного университета им. А. А. Жданова по специальности «правоведение».
В 1987–1994 гг. работал в прокуратуре города Ленинграда (Санкт-Петербурга): стажер, прокурор отдела по надзору за исполнением законов о несовершеннолетних, помощник и старший помощник прокурора города по надзору за следствием в органах КГБ, начальник отдела по надзору за следствием в органах федеральной безопасности.
1995–1998 гг. – прокурор Московского района Санкт-Петербурга.
С 1998 по 2001 гг. – заместитель прокурора Санкт-Петербурга, осуществлял надзор за следствием, с конца 2000 г. – надзор за милицией.
С 2001 по 2003 гг. – главный федеральный инспектор по Санкт-Петербургу аппарата полномочного представителя Президента России в Северо-Западном федеральном округе.
С 2003 по сентябрь 2004 года – прокурор города Санкт-Петербурга.
21 октября 2004 года назначен директором Федеральной службы судебных приставов – главным судебным приставом Российской Федерации. После этого назначения переехал из Санкт-Петербурга в Москву.
С 8 декабря 2008 года – полномочный представитель президента Российской Федерации в Уральском федеральном округе.
С 6 сентября 2011 года по 11 марта 2013 года – полномочный представитель президента Российской Федерации в Северо-Западном федеральном округе.
27 марта 2013 года Совет Федерации Федерального собрания Российской Федерации по результатам тайного голосования назначил Н. А. Винниченко на должность заместителя генерального прокурора Российской Федерации.