W 1912 r. rosyjski badacz M.M. Tetjajew wysunął tezę o istnieniu pokładów węgla kamiennego na Wyżynie Wołyńsko-Podolskiej. W 1938 śląski koncern przemysłowy „Wspólnota interesów górniczo-hutniczych” otworzył we Lwowie oddział geologiczny pod kierownictwem Jana Samsonowicza. Do wybuchu wojny dokończono 8 z 11 wierceń. Dokumentacja poszukiwań zachowała się w instytucie geologicznym Uniwersytetu Lwowskiego. W 1940 r., po bezprawnym włączeniu wschodnich terenów Polski do ZSRR, utworzono przedsiębiorstwo poszukiwawcze „Lwiwwuglerozwidka”, ale prace poszukiwawcze przerwano w 1941. Poszukiwania węgla ponowiło przedsiębiorstwo „Wołyńwuglerozwidka” w latach 1946–1947 w okolicach Włodzimierza Wołyńskiego, ale bez oczekiwanych rezultatów. W październiku 1948 przeprowadzono prace poszukiwawcze w okolicach wioski Bużanka (na północ od obecnego miasta) zakończone sukcesem. W tym miejscu powstała kopalnia nr 1, która 23 czerwca 1954 zaczęła eksploatację złoża.
W marcu 1950 powstał pierwszy drewniany budynek przeznaczony dla górników. 10 kwietnia 1951 powstałemu osiedlu górniczemu nadano nazwę Nowowołyńsk. W kwietniu 1957 nadano osadzie prawa miejskie (w składzie rejonu Iwanicze), a 25 września 1958 podniesiono miasto do rangi powiatu (bezpośrednie podporządkowanie obwodowi).