Родился 15 декабря 1924 года в селе Голомыскино ныне Тогучинского района Новосибирской области в семье крестьянина. Русский.
Окончил четыре класса. После смерти матери был вынужден начать работать в колхозе.
В августе 1942 года был призван в Красную Армию. На фронте в Великую Отечественную войну с марта 1943 года.
Воевал в составе 227-го стрелкового полка 175-й стрелковой дивизии. Боевая биография красноармейца Стародубцева началась на Курской дуге.
Первую награду – медаль «За отвагу» разведчик Стародубцев заслужил в боях на Правобережной Украине в январе 1944 года. Через полгода в боях под Ковелем получил вторую медаль «За отвагу». К этому времени он уже не раз бывал в тылу врага, участвовал во многих разведывательных поисках, был дважды ранен. Особо отличился в боях за освобождение Польши.
Член ВКП(б)/КПСС с 1944 года.
Разведчик 3-го стрелкового батальона 227-го стрелкового полка (175-я стрелковая дивизия, 47-я армия, 1-й Белорусский фронт) рядовой Стародубцев 13 сентября 1944 года, действуя во главе группы разведчиков в районе варшавского пригорода Прага, скрытно подобрался к дому, где засели вражеские автоматчики, и забросал их гранатами, уничтожив свыше 10 пехотинцев, 7 солдат сдались в плен.
5 октября 1944 года награжден орденом Славы 3-й степени.
10 октября 1944 года разведчики переправились на западный берег Вислы и проникли в глубь вражеской обороны. Захватив пленного, стали возвращаться обратно и вышли прямо на вражеский дозор. В бою Стародубцев уничтожил вражеского часового и расчет пулемета. Когда был ранен офицер, командир разведгруппы Стародубцев вынес его на восточный берег. Затем вернулся к группе и прикрывал отход. Будучи раненным, последним покинул занятый врагом берег.
1 ноября 1944 года награжден орденом Славы 2-й степени.
В ночь на 16 января разведчики во главе с сержантом Стародубцевым по льду преодолели Вислу севернее г. Варшава, разведали огневые точки противника. В бою уничтожили свыше взвода вражеской пехоты, пленили четырех солдат и захватили ценные документы.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 31 мая 1945 года за отвагу и мужество, проявленные в боях за Варшаву, старший сержант Стародубцев Николай Филиппович награжден орденом Славы 1-й степени.
26 октября 1945 года демобилизован из армии по состоянию здоровья. Жил в селе Завьялово Тогучинского района Новосибирской области. Сначала работал бригадиром в колхозе, потом мастером в совхозе, проявил себя умелым организатором сельскохозяйственного производства. Но открылись старые раны, и Николаю Филипповичу пришлось уйти на пенсию.
Награжден медалями.
31 марта 1964 году Н.Ф. Стародубцев скончался.
Его портрет запечатлен на мемориале Героям Советского Союза в городе Тогучине.
В Новосибирске имя полного кавалера ордена Славы Николая Филипповича Стародубцева увековечено на Аллее Героев у Монумента Славы [434, 614, 787, 932].