Писатель-прозаик. Родился 16 (29) сентября 1904 года в селе Вилия Острожского уезда Волынской губернии Российской империи (сейчас — Острожский район Ровненской области, Украина) в семье рабочего винокуренного завода (по другим данным, владельца шинка и двух чайных) Алексея Ивановича Островского и кухарки.
Досрочно был принят в церковно-приходскую школу «по причине незаурядных способностей»; школу окончил в 9 лет, в 1913 году, с похвальным листом. Вскоре после этого семья переехала в Шепетовку. Там Островский с 1916 года работал по найму: сначала на кухне вокзального ресторана, затем кубовщиком, рабочим материальных складов, подручным кочегара на электростанции. Одновременно учился в двухклассном (с 1915 по 1917 годы), а затем высшем начальном училище (1917—1919 годы). Сблизился с местными большевиками, во время немецкой оккупации участвовал в подпольной деятельности, в марте 1918 — июле 1919 был связным Шепетовского ревкома.
20 июля 1919 вступил в комсомол, 9 августа ушёл на фронт добровольцем. Воевал в кавалерийской бригаде Г. И. Котовского и в 1-й Конной армии. В августе 1920 года был тяжело ранен в спину под Львовом (шрапнелью) и демобилизован. Участвовал в борьбе с повстанческим движением в частях особого назначения (ЧОН). По некоторым данным, в 1920—1921 годах был сотрудником ЧК в Изяславе.
В 1921 году работал помощником электромонтёра в Киевских главных мастерских, учился в электротехникуме, одновременно был секретарём комсомольской организации.
В 1922 году участвовал в строительстве железнодорожной ветки для подвоза дров в Киев, при этом сильно простудился, затем заболел тифом. После выздоровления — комиссар батальона Всеобуча в Берездове (в пограничном с Польшей районе), был секретарём райкома комсомола в Берездове и Изяславе, затем секретарем окружкома комсомола в Шепетовке (1924 год). В том же году вступил в ВКП(б).
По официальной версии, на состоянии здоровья Островского сказались ранение и тяжёлые условия работы. Окончательный диагноз — «Прогрессирующий анкилозирующий полиартрит, постепенное окостенение суставов». Современные врачи на основании сохранившихся данных о состоянии здоровья писателя и течения его болезни, выдвигают гипотезу, что Островский был болен анкилозирующим спондилоартритом (лат. Ankylosing Spondylitis), известным также, как «Болезнь Бехтерева», который мог носить наследственный характер. Осенью 1927 года начинает писать автобиографический роман «Повесть о „котовцах“», но спустя полгода рукопись была утеряна при пересылке. С конца 1930 года он с помощью изобретённого им трафарета начинает писать роман «Как закалялась сталь». Посланная в журнал «Молодая гвардия» рукопись получила разгромную рецензию: «выведенные типы нереальны». Однако Островский добился вторичного рецензирования рукописи. После этого рукопись редактировали заместитель главного редактора «Молодой гвардии» Марк Колосов и ответственный редактор Анна Караваева. Островский признавал большое участие Караваевой в работе с текстом романа; также он отмечал участие Александра Серафимовича, который «отдавал мне целые дни своего отдыха». В ЦГАЛИ есть фотокопии рукописи романа, которые зафиксировали почерки 19 человек. Официально считается, что Островский диктовал текст книги «добровольным секретарям». Профессор В. В. Мусатов утверждает, что «сам процесс создания текста романа носил именно коллективный характер». При этом он ссылается на свидетельство М. К. Куприной-Иорданской, передававшей слова литературного критика Генриха Ленобля, называвшего себя одним из соавторов романа. По её словам Ленобль говорил, что «роман „Как закалялась сталь“ делали семь человек. Авторский вариант романа был совершенно неудобочитаем». Куприна-Иорданская спросила Ленобля: «Зачем вы пошли на этот обман?», на что тот ответил: «Всё равно, если бы не я, кто-нибудь другой это сделал». В пользу противоположной точки зрения свидетельствует то, что Н. Островский в своих письмах подробно рассказывает о своей работе над романом, существуют воспоминания современников — свидетелей работы писателя над книгой. Текстологические исследования подтверждают авторство Н. Островского.
В апреле 1932 года журнал «Молодая гвардия» начал публиковать роман Островского; в ноябре того же года первая часть вышла отдельной книгой, за ней вышла и вторая часть. Роман сразу же приобрёл большую популярность в СССР.
В 1935 году Островский был награждён орденом Ленина, ему были подарены дом в Сочи и квартира в Москве, присвоено звание бригадного комиссара; последние несколько месяцев он прожил на улице своего имени (ранее Мёртвый переулок), принимая на дому читателей и писателей. Он взял на себя обязательство написать новый роман «Рождённые бурей» (под тем же названием, что и утраченный ранний роман, но на другой сюжет) в трёх частях и успел написать первую часть, но роман был признан слабее предыдущего, в том числе самим Островским. Рукопись романа была в рекордные сроки набрана, отпечатана, и экземпляры книги дарили близким на похоронах писателя. Посетивший Островского Андре Жид восхищённо отзывался о нём в своей книге «Возвращение из СССР», в целом выдержанной в критических тонах по отношению к СССР.
Умер Островский 22 декабря 1936 года.
Именем Николая Островского названы улицы в Астрахани, Владимире, Донецке, Ижевске, Кемерове, Курске, Коломне, Краснодаре, Липецке, Москве, Новороссийске, Новосибирске, Перми, Севастополе, Сочи, Туле, Чите, Шепетовке, и других городах и сёлах бывшего СССР.
В Днепропетровске именем Николая Островского названа площадь в районе вокзала.
В Сочи есть Литературно-мемориальный музей Н. А. Островского, в Москве и Новороссийске — дом-музей Н. А. Островского, в Шепетовке — музей. Николаю Островскому установлены памятники в нескольких городах Украины, России и мира: Москва, Сочи, Краматорск (Украина), Экартсбург (Германия).