Hvis Nato vil undgå russiske missiler på sit territorie, må det ukrainske luftrum lukkes, mener Zelenskyj.
Hvis ikke Nato lukker luftrummet over Ukraine, risikerer forsvarsalliancens medlemslande at blive ramt af russiske angreb.
Det siger den ukrainske præsident, Volodymyr Zelenskyj, i en videotale natten til mandag.
- Hvis I ikke lukker vores luftrum, er det kun et spørgsmål om tid, før russiske missiler lander på jeres territorie, på Nato-territorie, på Nato-borgeres hjem, siger Zelenskyj i videoen ifølge nyhedsbureauet AFP.
Advarslen kommer, efter at en ukrainsk militærbase nær Javoriv i Lviv-regionen søndag morgen blev angrebet med missiler fra Rusland.
Mindst 35 mennesker blev dræbt og 134 såret, meddelte ukrainske myndigheder. Både militærfolk og civile er blandt ofrene.
Basen ligger blot 25 kilometer fra grænsen til EU- og Nato-medlemslandet Polen.
USA's og dets allierede i EU har sendt økonomisk og militær hjælp til Ukraine og indført hidtil usete økonomiske sanktioner mod Rusland.
Zelenskyj har dog gentagne gange opfordret Ukraines udenlandske allierede til at gøre mere såsom at indføre en flyveforbudszone over landet.
Men Nato er en forsvarsalliance, og Nato skal ikke opsøge krig med Rusland, har alliancens generalsekretær, Jens Stoltenberg, slået fast.
- Vi har gjort det klart, at vi ikke går ind i Ukraine - hverken på jorden eller i luften, sagde Stoltenberg i forrige uge efter et ekstraordinært møde for Nato-landenes udenrigsministre.
Her understregede generalsekretæren, at det ikke kommer på tale, at Nato skal lukke Ukraines luftrum for russiske kamphelikoptere og kampfly.
- Hvis vi gør det, så kan vi ende med en fuldskala-krig i flere europæiske lande. Det vil føre til uhørt lidelse, sagde Jens Stoltenberg.