בעקבות עליית הכוחות הלאומניים בקייב, החלו בסוף פברואר 2014 הפגנות המוניות בערים דונצק ולוהנסק שבחבל דונבאס בדרום-מזרח אוקראינה. ההפגנות קראו לשמירת השפה, התרבות הרוסית והקשר עם רוסיה. בעוד שההפגנות היו בתחילתן ביטוי אמיתי לחוסר שביעות רצון מהממשלה החדשה, רוסיה ניצלה אותן כדי לפתוח בקמפיין צבאי ומדיני מתואם כנגד אוקראינה. אזרחים רוסים הובילו את תנועת הבדלנים בדונצק מאפריל ועד אוגוסט 2014, ונתמכו על ידי מתנדבים וציוד מרוסיה. כאשר הקונפליקט הסלים במאי 2014, רוסיה הפעילה גישה "היברידית", המשלבת דיסאינפורמציה, לוחמים לא סדירים, חיילים רוסים סדירים ותמיכה צבאית רגילה כדי לערער את יציבות דונבאס.
בתחילת מאי 2014, בעקבות הצלחת הבדלנים הרוסים בחצי האי קרים, התקיים משאל עם במחוזות דונצק ולוהנסק שתמך בהקמת מדינות עצמאיות, והבדלנים הכריזו על הקמת הרפובליקה העממית של דונצק והרפובליקה העממית של לוהנסק, לאחר מכן התאחדו שתי הרפובליקות לנובורוסיה.
באפריל 2014 אוקראינה הגיבה לאירועים במבצע צבאי "אנטי טרוריסטי", והעבירה כוחות צבא גדולים למחוזות המורדים. כוחות הצבא האוקראיני נתקלו בכוחות חמושים של הבדלנים. מאז אפריל 2014 מתנהלים באזור קרבות כבדים של שריון בשריון וחי"ר והופלו עשרות מטוסי קרב ותובלה של חיל האוויר האוקראיני.
ב-17 ביולי הופלה טיסה 17 של מלזיה איירליינס ליד העיר דונצק. צוות החקירה הבינלאומי קבע כי רוסיה היא זו שהפילה את המטוס. על המטוס היו כ-298 איש אשר נהרגו. במהלך אוגוסט 2014 חל מפנה בקרבות והבדלנים הצליחו לכתר אלפי חיילים אוקראינים במספר אזורים, הבולט בהם הוא כיתור אילובייסק בו נהרגו ונשבו אלפי חיילים אוקראינים.
בין 22 ל-25 באוגוסט 2014 דווח רוסיה העבירה ארטילריה וכוח אדם לשטח אוקראינה, ללא אישור, במה שכינתה "שיירה הומניטרית". העברות סחורה אלה התרחשו הן באזורים שהיו בשליטת כוחות פרו-רוסיים והן באזורים שלא היו בשליטתם, כמו החלק הדרום-מזרחי של מחוז דונייצק, ליד נובוזובסק. אירועים אלה הגיעו בעקבות ההפגזות המדווחות על עמדות צבא אוקראינה מהצד הרוסי בגבול במהלך החודש שקדם לכך (יולי 2014). ראש שירות הביטחון האוקראיני, ולנטין נליאוויצ'נקו, אפיין את אירועי 22 באוגוסט כ"פלישה ישירה" לאוקראינה ואילו פקידים מערביים תאירו זאת כ"פלישה שקטה". עמדתה הרשמית של רוסיה בנוגע לנוכחות הכוחות הרוסים בדונבאס הייתה מעורפלת. בעוד הגופים הרשמיים הכחישו נוכחות של "כוחות מזוינים סדירים" מטעם רוסיה על אדמת אוקראינה, הממשלה הרוסית אישרה פעמים רבות נוכחות של "מומחים צבאיים", תוך שימוש בלשון נקייה לפיה רוסיה "נאלצה" לפרוס אותם כדי "להגן על האוכלוסייה הדוברת-רוסית".
כתוצאה מאירועי אוגוסט 2014, קבוצות המורדים של דונצק ולוהנסק הצליחו להשיב חלק גדול מהשטח שאיבדו במהלך המתקפה הצבאית של ממשלת אוקראינה. ב-27 באוגוסט נפגש נשיא אוקראינה פטרו פורושנקו עם פוטין ולאחריה הבהיר כי הפסקת האש תלויה באוקראינה, שצריכה להגיע להסכמות עם הבדלנים. ב-28 באוגוסט אוקראינה הודיעה כי כוחות של הבדלנים השתלטו על ערים חשובות, בין היתר גם על נובואזובסק עיר בעלת חשיבות אסטרטגית על חוף ים אזוב הנמצאת במרחק של כ-100 קילומטרים ממעוז הפרו-רוסים בדונצק. בעיר התבצעו קרבות עזים בין הצדדים הלוחמים. ארצות הברית האשימה את רוסיה בהכנסת כוחות לאוקראינה, אך רוסיה הכחישה את מעורבותה בלחימה.
הסכם הפסקת האש הראשון.
אוקראינה, רוסיה, דונצק ולוהנסק חתמו על הסכם ליישום הפסקת אש, המכונה פרוטוקול מינסק, ב-5 בספטמבר 2014. ברם, הפרות הפסקת האש משני הצדדים הפכו לנפוצות. בקו שהתגבש בין המורדים על הטריטוריה שבשליטת הממשלה במהלך הפסקת האש, השתלטו מצביאים על שטחי אדמה בצד המורדים, מה שהוביל לחוסר יציבות אזורית נוספת. הפסקת האש התמוטטה לחלוטין בינואר 2015, עם לחימה כבדה שהתחדשה ברחבי אזור הסכסוך, כולל בנמל התעופה הבינלאומי של דונצק ובעיירה דבאלצבה.
ב-5 בספטמבר 2014 נחתמה הפסקת אש בין הצדדים שנשמרת חלקית. באוקטובר 2014 התנהלו קרבות כבדים במספר מוקדים, הבולט בהם הוא שדה התעופה של דונצק. כוחות צבא אוקראינה הנצורים במקום ניסו למנוע מהבדלנים מלהשתלט על האתר האסטרטגי.
חידוש הקרבות.
ב-11 בינואר 2015 קרסה הפסקת האש והקרבות התחדשו במלוא העוצמה. ב-13 בינואר נפגע אוטובוס אזרחי בוולנובאחה שבמחוז דונצק וכעשרה מנוסעיו נהרגו ככל הנראה מפגז של הבדלנים שיועד אל עבר מחסום של צבא אוקראינה. ב-22 בינואר הודה צבא אוקראינה באובדן נמל התעופה הבינלאומי של דונצק לכוחות הבדלנים. באותם הימים התרחשו מספר תקיפות בולטות על אזרחים: הפגזת תחנת טרוליבוס בדונצק שגרמה ל-15 הרוגים והתקפת גראדים על מריופול בה נהרגו 30 אזרחים ונפצעו יותר ממאה.
בתחילת פברואר 2015 התמקדו הקרבות באזור העיירה דבלצבה. באזור זה, הנמצא כ 50 ק"מ מצפון מזרח לדונצק, היו מרוכזים כ-8,000 חיילים אוקראינים. הבדלנים ניסו לכתר אותם ולהשתלט על האזור, המהווה צומת רכבות וכבישים חשוב המחבר בין דונצק לרוסיה. ב-9 בפברואר יחידות של הבדלנים כבשו את הכפר לוגווינובו הסמוך לכביש M03, המוביל מדבלצבה לארטיומובסק וכיתרו אותו.
הסכם הפסקת האש השני.
ב-12 בפברואר 2015 נחתם פרוטוקול מינסק 2, הסכם הפסקת אש נוסף. לפי עיקרי ההסכם, שאמור להיכנס לתוקף החל מה-15 בפברואר, מלבד הפסקת האש והסגת כלי הנשק הכבדים, יוקם אזור חיץ מפורז ונסיגת הכוחות. לאחר מכן יחל משא ומתן על עריכת בחירות מקומיות על הקמת ממשל זמני, בהתאם לחוק האוקראיני, באזורים מסוימים במחוזות דונצק ולוהנסק. עוד נקבע כי תינתן חנינה לאזרחים במזרח המדינה שהיו מעורבים באירועים אלימים, יתבצעו חילופי שבויים ויוגש סיוע הומניטארי לתושבים. כמו כן, לממשלת אוקראינה תהיה שליטה על גבולות המדינה, גם באזור שנמצא בשליטת המורדים וכל הכוחות וכלי הנשק הזרים במדינה ייסוגו מהאזור. הארגונים הלא חוקיים במזרח אוקראינה ימסרו את נשקם.
מיד לאחר חתימת ההסכם, כוחות הבדלנים פתחו במתקפה על דבאלצבה וכבשו אותה. לאחר מכן נמשכו התכתשויות קלות לאורך קו הפסקת האש, אך לא חלו שינויים טריטוריאליים. עדיין האזור היה נתון במצב מלחמה, עם עשרות חיילים ואזרחים שנהרגו מדי חודש, בשל חילופי אש שונים. בשנת 2017 מת בממוצע חייל אוקראיני בקרב כל שלושה ימים, עם מספר הכוחות הרוסים והבדלניים שנשארו באזור מוערך בין 6,000 ל-40,000.
יום למחרת, ב-13 בפברואר, נמשכה הלחימה העזה בין הבדלנים לצבא אוקראינה. צבא אוקראינה מסר כי 11 חיילים נהרגו ו-40 נפצעו במהלך הקרבות, שהתרכזו סביב העיירה דבלצבה. שני בני אדם נוספים נהרגו מפגיעת פגז בבית קפה בעיירה שחסטייה, שבשליטת השלטונות בקייב. הבדלנים טענו כי שלושה ילדים נהרגו בהפצצות בדונצק ובגורלובקה. אוקראינה האשימה את המורדים בתגבור הכוחות הצבאיים באזורי הקרבות מאז נחתם ההסכם יום קודם לכן. ב-14 בפברואר נהרגו שבעה חיילים מצבא אוקראינה ועוד 23 חיילים נוספים נפצעו.
ב-15 בפברואר נכנסה הפסקת האש לתוקפה, אך חילופי האש לא פסקו לחלוטין. הקרבות סביב העיירה דבלצבה נמשכו והבדלנים טענו כי הפסקת האש אינה כוללת את העיירה האסטרטגית, משום שלדבריהם היא נמצאת בטריטוריה שלהם. צבא אוקראינה מסר כי ההתקפה על העיירה בוצעה באמצעות מגוון של כלי נשק, בהם גם רקטות גראד, וכי הבדלנים מתכננים לכבוש את דבלצבה מכיוון מערב. ב-16 בפברואר מסר צבא אוקראינה כי חמישה חיילים נהרגו ועוד 25 נפצעו בתקיפות של הבדלנים במזרח המדינה מאז נכנסה הפסקת האש בין הצדדים לתוקף. באותו יום נמשכה הלחימה העזה בעיירה דבלצבה, שעליה הכריזו הבדלנים חלק משטחם. כמו כן, באותו יום התפתחו קרבות עזים בעיירה שירוקינו, שבאזור מריופול, ושטחים נרחבים מהעיירה נחרבו. ב-17 בפברואר התקדמו הבדלנים בשטח דבלצבה, כבשו חלקים נרחבים ממנה ושבו מספר לא ידוע של חיילים אוקראינים. יום למחרת, ב-18 בפברואר, הוכרע הקרב בעיירה כשצבא אוקראינה נסוג ממנה תחת אש בלתי פוסקת. עם זאת, הנשיא פטרו פורושנקו הכריז כי הייתה זאת נסיגה מתוכננת. הצבא מסר כי במהלך הימים שקדמו לנסיגה, נהרגו בקרבות בעיירה 22 חיילים ועוד 150 נפצעו. האיחוד האירופי גינה את פעולות הבדלנים וטען כי הם מפרים את הפסקת האש, והביע תקווה שהסכם מינסק עדיין ייושם.
במהלך אביב 2015 התקיימו קרבות ספורדיים בין הצדדים, כשהבולטים בהם הם הקרבות במריינקה שליד דונצק ושירוקינו בגזרת מריאופול. כתוצאה מהקרבות בשירוקינו הוכרז על פירוז העיירה מחיילי שני הצדדים. באוגוסט 2015 הקרבות בין צבא אוקראינה לבין הבדלנים התגברו והפסקת האש עמדה בפני קריסה.
בסוף 2017, הורשתה משלחת של הארגון לביטחון ולשיתוף פעולה באירופה להשקיף על הגבול. היא צפתה בכ-30,000 לוחמים בשני מחסומי גבול אליהם הורשתה להיכנס. האיחוד האירופי וממשלת אוקראינה טוענים כי קבוצת וגנר פועלת בשטחי אוקראינה על פי חוזה מטעם משרד ההגנה הרוסי. כמו כן העלו את האפשרות שלוחמים מהכוחות למבצעים מיוחדים של צבא רוסיה מייעצים ומסייעים לבדלנים.
הסלמה 2021–2022.
בחודשים מרץ ואפריל 2021 העבירה רוסיה כ-100 אלף חיילים וציוד צבאי על יד גבולה עם אוקראינה. הכוחות הוסרו חלקית עד יוני אבל התשתיות הושארו במקום. באוקטובר ובנובמבר 2021 חלה הסלמה שגררה תנועות מחודשות של צבא רוסיה באזור הגבול בין רוסיה ואוקראינה.