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Ovstrovsky nació en una pequeña población de Ucrania el 29 de septiembre de 1904, en una familia proletaria, (su padre y hermano mayor fueron obreros) y asistió a la escuela de la parroquia local en Viliya, donde fue un estudiante destacado. En 1914 su familia se trasladó a la ciudad de Shepetivka, que era un nudo ferroviario donde Nikolái empezó a trabajar en varios oficios. Se afilió al Partido Comunista (Bolchevique) de Ucrania en 1917, y en ese mismo año se presume que contrajo espondilitis anquilosante. En julio de 1918 Nikolái ingresó en el Komsomol (juventudes comunistas) y en septiembre se integró en las filas del Ejército Rojo, en la brigada de caballería de Kotovski y más tarde en el Primer Ejército de Caballería. En 1920 fue gravemente herido en combate y además contrajo el tifus. Tras su recuperación reingresó en las filas del ejército y fue herido nuevamente.
En 1921 comenzó a trabajar como electricista en los talleres del ferrocarril en Kiev y también como secretario del Komsomol local. Debido a que padeció tifus y reumatismo crónicos fue sometido en 1922 a un tratamiento en el sanatorio de Berdyansk. En 1922 fue oficialmente declarado inválido de guerra, a pesar de lo cual continuó trabajando y fue nombrado comisario del segundo batallón de formación del Ejército Rojo y secretario del Komsomol de Berezdiv, en Ucrania occidental. En enero de 1924 fue a Iziáslav como directivo del comité del Komsomol y en agosto fue aceptado como miembro del Partido Comunista. En 1925 su salud había deteriorado mucho más y fue ingresado en un sanatorio en Crimea. A pesar de tener casi una parálisis total hizo cursos por correspondencia con la Universidad Comunista Sverdlov de Moscú, que completó en junio de 1929. En agosto de ese año perdió la visión.
Lejos de ser doblegado por su inmovilidad y su ceguera, en 1930 comenzó a escribir su primera novela Así se templó el acero. Ostrovski escribió también artículos periodísticos en periódicos y revistas y era frecuentemente entrevistado en la radio. En abril de 1932 se asoció al comité de Moscú de la Asociación de Escritores Proletarios y en junio se lo hizo también a la Unión de Escritores Soviéticos. El primero de octubre de 1935 se le otorgó la Orden de Lenin.