1922 г. был призван в РККА и направлен в 43-й стрелковый полк 15-й Сивашской стрелковой дивизии УВО. С декабря 1922 по август 1923 г. проходил курс обучения в дивизионной школе в г. Николаев, затем вернулся в полк на должность старшины роты. В августе 1925 г. командирован на учебу в Киевскую пехотную школу, по окончании которой в сентябре 1928 г. назначен командиром взвода 11-го стрелкового полка 4-й стрелковой дивизии БВО в г. Слуцк. В сентябре 1930 г. переведен в 10-й стрелковый полк этой же дивизии, где исполнял должности командира учебного взвода, врид командира роты. С октября 1931 г. проходил службу в 4-м отдельном пулеметном батальоне, где занимал должности командира учебного взвода, командира роты. В декабре 1933 г. вместе с ним убыл на Д. Восток в состав Барабашского УРа ОКДВА. В том же месяце назначается командиром роты 63-го отдельного пулеметного батальона, а с апреля 1935 г. командиром учебной роты этого батальона. В июне 1936 г. переведен в 276-й стрелковый полк 92-й стрелковой дивизии ОКДВА, в его составе исполнял должности командира учебной роты, начальника штаба батальона, командира пулеметного батальона. С июля 1938 г. командовал 22-м отдельным батальоном Барабашского УРа. С сентября 1939 по ноябрь 1940 г. учился на курсах «Выстрел», затем командовал 8-м стрелковым полком 69-й стрелковой дивизии 2-й Краснознаменной армии Дальневосточного фронта. С началом Великой Отечественной войны продолжал командовать этим полком. С января 1942 г. подполковник Н. 3. Галай исполнял должность зам. командира 204-й стрелковой дивизии 2-й Краснознаменной армии Дальневосточного фронта. В июле дивизия была переброшена под Сталинград, где вошла в состав 64-й армии Сталинградского фронта. В ходе Сталинградской битвы ее части вели оборонительные бои на р. Цимла, а с 7 августа – в составе этой же армии Юго-Восточного фронта участвовали в отражении контратак противника в районе нас. пунктов Елхи и Ивановка. В сентябре Н. 3. Галай назначается командиром 93-й стрелковой бригады, которая под его командованием участвовала в оборонительных боях южнее Сталинграда. В ноябре 1942 г. он был отстранен от исполнения должности и зачислен в резерв. В декабре допущен к командованию 248-й стрелковой дивизией, которая в составе 37-го стрелкового корпуса 28-й армии вела боевые действия на элистинском направлении. Ее части участвовали в освобождении г. Элиста, затем наступали на Сальск и Ростов-на-Дону. 29 января 1943 г. в боях за г. Ростов-на-Дону подполковник Н. 3. Галай был тяжело ранен и эвакуирован в госпиталь, затем с апреля вновь командовал этой дивизией. В последующем дивизия в составе Южного (с 20 октября 1943 г. – 4-го Украинского) фронта участвовала в Донбасской, Мелитопольской, Никопольско-Криворожской и Одесской наступательных операциях. В ходе Донбасской операции 1943 г. она в районе Матвеев-Курган форсировала р. Миус и захватила плацдарм для развертывания и последующего наступления войск 28-й армии в направлении Мелитополя. В ходе последующих операций дивизия освобождала города Николаев и Одесса. За освобождение г. Одесса она получила почетное наименование «Одесская». С августа 1944 г. дивизия в составе 5-й ударной армии 3-го Украинского, а с апреля