Med kort eller uden varsel kan Rusland ramme europæiske byer i strid med aftale, siger Jens Stoltenberg.
Rusland har mobile missiler, der med "kort eller intet varsel" kan ramme europæiske byer, og de skal væk.
Det kræver Natos generalsekretær, som appellerer til russerne om at efterleve en international våbenkontrolaftale (INF), der blev indgået mellem Sovjetunionen og USA i slutningen af 1980'erne.
Missilerne skal fjernes, så man kan se, at Rusland på "en verificerbar og transparent måde" lever op til aftalen, siger generalsekretær Jens Stoltenberg på et pressemøde mandag.
Tirsdag mødes alliancens udenrigsministre i Bruxelles, hvor konflikten i Ukraine og Ruslands missilsystemer er de to store emner på dagsordenen.
- De er mobile, og de er svære at opdage. De kan ramme europæiske byer med kort eller intet varsel, siger Jens Stoltenberg.
Ifølge Stoltenberg har Rusland "udviklet, produceret og klargjort missiler", og USA har orienteret de øvrige 28 medlemslande om denne bekymring over en længere periode.
USA har været i dialog med Rusland om sagen i flere år. Først for nylig har Rusland erkendt, at missilerne eksisterer, og Trump har sagt, at han vil trække USA ud af våbenkontrolaftalen. Det er ikke officielt sket.
Våbenkontrolaftalen forbyder opstilling af mellemdistancemissiler, der kan ramme mål mellem 500 og 5500 kilometer væk, på landjorden. Aftalen omfatter ikke missiler på skibe, fly eller ubåde.
Rusland spiller også hovedrollen i den anden udfordring, som ministrene tirsdag skal tale om - krisen i Ukraine og adgangen til Azovhavet.
Jens Stoltenberg kræver, at Rusland frigiver de ukrainske flådefartøjer, som Rusland beskød og beslaglagde i forrige weekend.
Flere ukrainske soldater blev såret i forbindelse med episoden ved Kertjstrædet, som Rusland har spærret for Ukraine, der har byer og havne langs kysten til Azovhavet.
- Denne anvendelse af magt kan ikke retfærdiggøres, siger Stoltenberg.
Nato har ikke annonceret planer om at mobilisere yderligere i Sortehavet og Azovhavet som følge af hændelsen, hvilket Ukraine, der er en nær samarbejdspartner med Nato, har ønsket.
- Det er for tidligt for mig at sige, hvad ministrene vil drøfte på mødet. Jeg forventer, at de allierede vil være meget bekymrede over situationen, og at de vil sende et meget klart signal til Rusland, siger generalsekretæren.
Nato-landenes udenrigsministre skal møde deres kolleger fra Ukraine og Georgien på mødet i Bruxelles.