własność m.in. Ostrogskich, Zasławskich, Wiśniowieckich, Sanguszków, Jabłonowskich, Dubieńskich.
W I Rzeczypospolitej mały|lewo|Miasto na mapie Wacława Grodeckiego, Poloniae finitimarumgue locarum descriptio(fragment), 1571, wyd. 2Biblioteka Narodowa, syg. ZZK 18611, domena publiczna. W latach 1440–1442 książę Fedor Ostrogski ufundował w Ostrogu klasztor dominikanów i łaciński kościół pw. Wniebowzięcia Najświętszej Maryi Panny.
Od XV wieku w mieście znajdowało się skupisko Żydów. Była to jedna z 4 gmin żydowskich Wołynia, posiadających przedstawicieli w Sejmie Żydów Korony. Żydzi w XVI wieku zbudowali w mieście murowaną Wielką Synagogę z renesansową attyką. Wojewoda kijowski Konstanty Wasyl Ostrogski przebudował w stylu renesansowym zamek i bramy miejskie, a w 1579 roku została przez niego założona Akademia Ostrogska, dzięki czemu miasto na przełomie XVI i XVII wieku stało się ważnym ośrodkiem kulturalnym, do czasu zniszczenia Akademii przez Kozaków w latach 40. XVII wieku. W 1577 roku Iwan Fedorowicz założył Drukarnię Ostrogską.