W chwili wybuchu I wojny światowej Niestierow, w stopniu sztabskapitana, był dowódcą 11 Oddziału Lotniczego, który walczył w ramach rosyjskiego Frontu Południowo-Zachodniego, atakującego w głąb austriackiej Galicji. Lotnictwo wojskowe na początku wojny wykonywało przeważnie zadania rozpoznawcze, w mniejszym stopniu – uderzenia bombowe, natomiast nie było jeszcze w tym okresie wypracowanych sposobów walki powietrznej. Samoloty na ogół nie były nawet uzbrojone, a jedyną bronią jaką dysponowali piloci, były zwykłe pistolety lub karabiny, brane na wypadek spotkania samolotu wroga. Niestierow wykonał w tych warunkach ponad 20 lotów bojowych, w tym podczas operacji zdobycia stolicy Galicji, Lwowa. Po opanowaniu tego miasta, na początku września jego oddział przebazowano na lotnisko w pobliskiej Żółkwi.
8 września 1914 Niestierow wystartował z zamiarem zniszczenia lub odpędzenia austriackiego samolotu rozpoznawczego Albatros B.II, pojawiającego się od kilku dni nad siedzibą sztabu armii w Żółkwi. Leciał nieuzbrojonym, małym jednopłatowcem Morane-Saulnier G. Nie mając broni, Niestierow staranował nieprzyjacielski samolot. Prawdopodobnie zamierzał uderzyć w górny płat samolotu wroga od góry podwoziem swojego samolotu, lecz w rzeczywistości uderzył go śmigłem.