Od grudnia 1979 walczył w Afganistanie. Jako dowódca kompanii spadochroniarzy brał udział w szturmie na pałac Amina. Ciężko ranny w lipcu 1980. W latach 1982-1985 studiował w Akademii Wojskowej im. M. Frunzego. Po jej ukończeniu został dowódcą pułku spadochronowego w Mołdawii. W 1986 roku powrócił do Afganistanu jako dowódca 345 Gwardyjskiego Pułku Powietrznodesantowego. Była to najbardziej elitarna radziecka jednostka tej wojny, biorąca udział w walkach od grudnia 1979 do lutego 1989 roku. Wostrotin dowodził nią od września 1986 do maja 1989. Wtedy też został po raz drugi ranny. 6 stycznia 1988 roku Wostrotin za „męstwo i heroizm wykazany podczas niesienia internacjonalnej pomocy Republice Afganistanu” otrzymał tytuł Bohatera Związku Radzieckiego (nr 11563).