wbrew warunkom wcześniejszego aktu kapitulacji.

Był więziony przez NKWD przez cztery miesiące we Lwowie, następnie w Moskwie: przez czternaście miesięcy na Łubiance i przez cztery miesiące w Butyrkach (w tym okresie w 1940 wszyscy trzej wiceprezydenci Lwowa i zastępcy S. Ostrowskiego sprzed 1939, Wiktor Chajes, Franciszek Irzyk i Jan Weryński, zostali ofiarami zbrodni katyńskiej dokonywanej na terenach ukraińskich). Łącznie w moskiewskich więzieniach był osadzony przez 19 miesięcy, w tym czasie był przez około 80 razy przesłuchiwany. W maju 1941 Stanisław Ostrowski jako społecznie niebezpieczny element został skazany na karę ośmiu lat w obozie pracy przymusowej. Był przetrzymywany w łagrach we wschodniej Syberii: w obozie w Krasnojarsku (pracując jako drwal), następnie na obszarze Buriackiej ASRR w łagrze Czyta (tam był lekarzem). Po zawarciu układu Sikorski-Majski z 30 lipca 1941 na mocy amnestii odzyskał wolność w listopadzie tego roku. Początkowo przebywał w ambasadzie w Kujbyszewie, po czym 19 grudnia 1941 zgłosił się do formowanej w Buzułuku armii polskiej w ZSRR, w której podjął pracę w służbie zdrowia. Z Wojskiem Polskim ewakuował się z ZSRR, odbywając szlak przez Bliski Wschód. Został oficerem Polskich Sił Zbrojnych na Zachodzie. Z 2 Korpusem gen.