Trong công cuộc tổng động viên mùa xuân năm 1972, Ông Nguyễn Quốc Kỳ hăng hái đi Bộ đội lúc còn đang ngồi trên ghế nhà trường phổ thông, khi ấy ông vừa tròn 17 tuổi, ông được biên chế vào đơn vị pháo cao xạ tỉnh Hải Hưng, tham gia trong chiến dịch B52 của giặc Mỹ đánh phá miền Bắc. Trải qua nhiều đơn vị từ chiến đấu đến tham gia xây dựng kinh tế với gần 22 năm phục vụ trong Quân đội, tháng 12 năm 1993 ông xin nghỉ hưu với cấp bậc quân hàm Thiếu tá.