אחרי הסכם ריבנטרופ–מולוטוב (1939), אוקראינה המערבית שוב אוחדה עם המזרחית, ואוקראינה קיבלה את צפון חבל בוקובינה ואזורים בדרום ובצפון בסרביה מרומניה. בשנת 1941, במהלך מלחמת העולם השנייה, אוקראינה נכבשה כולה על ידי הצבא הגרמני והוכפפה לנציבות הרייך אוקראינה. על שטחה הוקמו גטאות, יהודיה נהרגו בהמוניהם בבורות על ידי יחידת האיינזצגרופן של האס אס ומשתפי פעולה אוקראינים. אוקראינים רבים (במיוחד במערב אוקראינה) קיבלו בתחילה את הכובשים הגרמנים כ"משחררים" מהשלטון הקומוניסטי, והיו בהם גם משתפי פעולה בתפקידים זוטרים שנטלו חלק ברדיפת היהודים וגם בהשמדתם. בסך הכול על פי ההערכות נרצחו בזמן הכיבוש הנאצי כ-1.5 מיליון יהודים מכלל 2.7 מיליון יהודים אוקראינים שהיו בה לפני השואה. אחד המקומות הידועים לשמצה הוא באבי יאר, בפאתי קייב.
לצד משתפי הפעולה היו רבים באוקראינה שהתנגדו לכיבוש הנאצי, משום שלא רצו כובש זר על אדמת אוקראינה, והבינו כבר בתחילת המלחמה שגרמניה לא תאפשר לאוקראינים להקים מדינה עצמאית משלהם. כתוצאה מכך, התארגנו יחידות צבאיות של אוקראינים לאומיים שדחפו לעצמאות המדינה, ונקראו "צבא ההתנגדות האוקראיני", שמנה כ-100,000 איש ופעל בעיקר במערב אוקראינה נגד הנאצים.
הנאצים התנגדו בתוקף לעצמאות אוקראינית. על פי התפיסה הנאצית היו האוקראינים עם סלבי, כלומר אנשים מ"גזע נחות" שיש לשעבדם לצורכי הרייך הגרמני כחלק מתפיסת מרחב מחיה לו זקוק העם הגרמני. הנאצים הביאו לעקירתם של כפריים אוקראינים מאדמתם, ומתיישבים מגרמניה הגיעו לתפוס את נחלותיהם. כמו כן, הנאצים שלחו כמיליון אוקראינים למחנות עבודה בכפייה בשטחי גרמניה הנאצית.
"צבא ההתנגדות האוקראיני" ניהל מלחמת גרילה לא רק נגד הנאצים אלא גם נגד הארמייה קריובה הפולנית ונגד הסובייטים בעת ובעונה אחת. בנוסף היו פרטיזנים אוקראינים פרו-קומוניסטים שפעלו נגד הנאצים בלבד. בשנת 1944, לקראת סוף המלחמה, שוחרר רוב שטחה של אוקראינה על ידי הצבא הסובייטי. עם סיום המלחמה המשיכו יחידות גרילה של ארגון צבא ההתנגדות להילחם בצבא האדום הסובייטי ובצבא האדום הפולני באזור הרי הקרפטים.
בסך הכל נהרגו 6.8 מיליון אוקראינים, אזרחים וחיילים, בזמן מלחמת העולם השנייה, מתוכם כ-2.7 מיליון חיילים בצבא האדום שנהרגו בקרבות או שנרצחו על ידי הנאצים כאשר היו שבוי מלחמה וכ-1.5 מיליון יהודים. ממדי ההרס במדינה היו עצומים. בניינים רבים בערים קרסו, וכפרים שונים חרבו. מלאכת השיקום לאחר המלחמה ארכה זמן רב.
מסיום המלחמה ועד התפרקות ברית המועצות.
עם הקמת האומות המאוחדות, התקבלה אוקראינה כחברה מלאה בארגון יחד עם בלארוס, ביוזמת השלטון של סטלין ובהסכמת בעלות הברית, על אף ששתיהן היו חלק מברית המועצות שהייתה גם היא חברה בארגון. אוקראינה נבחרה כחברה במועצת הביטחון של האומות המאוחדות בשנים 1948–1949 ושוב בשנים 1984–1985.
לאחר מותו של יוסיף סטלין בשנת 1953 עלה לשלטון בברית המועצות ניקיטה חרושצ'וב, שנולד ברוסיה סמוך לגבול עם אוקראינה, ושימש לפני כן בתפקיד מושל אוקראינה. מדיניותו הרפורמית והסתייגותו ממעשי סטלין בעבר עזרו לקרב את האוקראינים לתחושת שייכות לברית המועצות. בשנת 1954 צוינו 300 שנה לאיחוד אוקראינה עם רוסיה, ולכבוד האירוע הוחלט להעביר את חבל קרים מרוסיה לאוקראינה. בשנת 1964 הודח חרושצ'וב והוחלף על ידי ליאוניד ברז'נייב, יליד דניפרודזרז'ינסק שבאוקראינה.
עצמאותה המחודשת של אוקראינה.
בסוף שנות ה-80 גברה באוקראינה הדרישה לעצמאות. אסון צ'רנוביל, התמוטטות חומת ברלין וניצחון תנועת סולידרנושץ' בהנהגת לך ואלנסה בפולין, נתנו דחיפה חזקה לתנועות הלאומניות של מערב אוקראינה. בשנת 1991, עם התפרקותה של ברית המועצות הכריזה אוקראינה על עצמאותה.
בשנות ה-90 של המאה ה-20 חוותה אוקראינה ירידה משמעותית באיכות החיים של אזרחיה, תוחלת החיים ירדה, מספר הלידות והתוצר המקומי הגולמי (GDP) יגם ירדו. בשנת 1989 התוצר המקומי הגולמי לנפש באוקראינה היה גבוה יותר משכנותיה ממערב (פולין) וממזרח (רוסיה), אך התמוטטות ברית המועצות פגעה בכלכלה המקומית יותר מבכל מדינה אחרת. רוסים, בילורוסים ויהודים רבים, שכעת שופר חופש התנועה שלהם, עזבו את המדינה בשנות התשעים. בסוף שנות ה-90, לאחר כעשור של ירידה בתוצר המקומי, הגיע התמ"ג לכ-40% מגודלו לפני פירוק ברית המועצות – ירידה גדולה יותר מהשפעת השפל הגדול על כלכלת ארצות הברית.
בשנים הראשונות של המאה ה-21, לעומת זאת, חוותה אוקראינה פריחה כלכלית שהתבטאה בצמיחת התוצר המקומי, שהייתה גבוהה אפילו מזו של רוסיה.
המהפכה הכתומה.
בסוף 2004 חוותה אוקראינה את "המהפכה הכתומה" שהביאה להפלת הממשלה המושחתת של ליאוניד קוצ'מה והעלתה לשלטון את ויקטור יושצ'נקו ויוליה טימושנקו, בעלי נטיות פרו-מערביות, שתמכו בהצטרפות לאיחוד האירופי ולברית נאט"ו, על חשבון הברית עם רוסיה. יושצ'נקו הצליח לחזק את עקרונות הדמוקרטיה וחופש הפרט בתקופת שלטונו, כמו את הקשרים התרבותיים והכלכליים עם האיחוד האירופי ובמיוחד עם פולין.
הממשלה שהוקמה לאחר הבחירות, בראשות יוליה טימושנקו, החזיקה מעמד פחות משנה בעקבות מריבות והתנצחויות פוליטיות בין שני בעלי הברית. טימושנקו נאלצה לעזוב את המשרד וכבר בספטמבר 2005 קמה ממשלה בראשות מושל מחוז דניפרופטרובסק, יורי יחנורוב. עם זאת, עקב הסכמים פרלמנטריים, גם ממשלה זאת הוחלפה תוך פחות משנה על ידי ויקטור ינוקוביץ', יריבו לשעבר של ויקטור יושצ'נקו שניצח בבחירות לפרלמנט. באוקטובר 2007, בעקבות הצלחת המחנה הכתום בבחירות לפרלמנט, יוליה טימושנקו התמנתה לראשות הממשלה בשנית וכיהנה בתפקיד עד 2010, אז הפסידה ממשלתה בהצבעת אי אמון, זמן קצר לאחר הפסדה בבחירות לנשיאות אוקראינה מול ויקטור ינוקוביץ'. בשנת 2011 אף נדונה טימושנקו לשבע שנות מאסר באשמת שחיתות. משפטה זכה לגינויים מצד ממשלת ארצות הברית וממשלות נוספות ולהחרמה חלקית של משחקי יורו 2012 אותם אירחה אוקראינה יחד עם פולין.
המצב הפוליטי המעורער לא הסתיים עם סופה של המהפכה הכתומה. בבחירות שנערכו בשנת 2007, היה נראה שהמדינה מפולגת על פי הקווים הטריטוריאליים ההיסטוריים של המאה ה-17, כאשר המזרח והדרום תומכים במדיניות פרו-רוסית (אזורים אלו גם מאוכלסים באוכלוסייה אתנית רוסית רבה) והמערב והמרכז תומכים במדיניות פרו-מערבית (אזורי האכלוס של הקבוצה האתנית האוקראינית, עם מיעוט רוסי זניח). כלומר, אזור השליטה התרבותי של פולין בימי האיחוד הפולני-ליטאי תומך באיחוד האירופי ובהצטרפותה של המדינה לברית נאט"ו, בעוד שאזור השליטה התרבותי של רוסיה תומך בעמדותיה של רוסיה ורואה בה כפטרונית.
משנת 1991 ועד 2007 קטנה האוכלוסייה האוקראינית בכ-6 מיליון תושבים (מ-52 מיליון ל-44). בשנת 1991 היוותה האוכלוסייה ממוצא רוסי כ-23% מכלל התושבים וכיום מתקרב חלקה לכ-15%. האזורים המזרחיים והדרומיים של אוקראינה איבדו כ-30% מסך תושביהם מאז 1991 בעיקר בשל הגירה לרוסיה. לעומת זאת, אוכלוסיית מערב אוקראינה כמעט ולא השתנתה ובאזורים מסוימים אפילו גדלה מעט. במטרה להגדיל את שיעור הילודה יצרה הממשלה תוכנית כלכלית המטיבה עם משפחות מרובות ילדים ומציעה מענקי לידה נכבדים ליולדות.
מלחמת האזרחים והמשבר הרוסי-אוקראיני.
בדצמבר 2013 פרצו הפגנות ענק של תומכי האופוזיציה, הפגנות שבפתח שנת 2014 התדרדרו לכדי התנגשויות אלימות מאוד עם המשטרה, על רקע סירובה של ממשלת אוקראינה לחתום על הסכם סחר חופשי עם האיחוד האירופי. במהלך הפגנות שכונו בשם יברומאידאן, נהרגו מאות מפגינים כתוצאה מירי צלפים של הכוחות המיוחדים של משטרת אוקראינה לאחר שהמפגינים דרשו את התפטרותו של הנשיא ויקטור ינוקוביץ'. בפברואר 2014 הודח ינוקוביץ' מתפקידו והוכרז על עריכת בחירות חדשות ב-25 במאי 2014. האירועים הביאו לשחרורה של ראש הממשלה לשעבר יוליה טימושנקו ממעצר ולחשש ממשי מפני פרוץ מלחמת אזרחים במדינה, עקב הכרזת תושבי חצי האי קרים על חוסר הכרתם בשלטון החדש בקייב ורצונם להסתפח לרוסיה, צעד שחוזק עם הנפת דגל רוסי מעל בית הפרלמנט בסימפרופול והורדת הדגל האוקראיני.
הבית העליון של הפרלמנט הרוסי אישר ב-1 במרץ 2014 פה אחד את בקשתו של נשיא רוסיה, ולדימיר פוטין, להשתמש בכוחות מזוינים בשטח אוקראינה, על מנת להגן על אזרחים רוסיים ועל אינטרסים רוסיים, בכל מקום בשטח אוקראינה. בינתיים התעצם המשבר ואלפי אזרחים אוקראינים ואנשי כוחות הביטחון נהרגו ונפצעו בקרבות.
ב-17 במרץ 2014 הודיעו ראשי חצי האי קרים לאחר משאל עם שערכו על הסתפחותם לרוסיה. דבר זה נעשה באופן חד צדדי ללא הסכמת הממשלה האוקראינית ובניגוד לכללי המשפט הבינלאומי. כתוצאה מכך הטילו מדינות המערב סנקציות כלכליות על רוסיה.
במאי 2014 נבחר פטרו פורושנקו לנשיא אוקראינה ובאוקטובר 2014 נערכו הבחירות לפרלמנט שהביאו לחיזוק המפלגות הלאומניות הפרו-מערביות שממערב אוקראינה על חשבון התנועות הפוליטיות הפרו-רוסיות שהודחו מכל עמדה בממשל ובפוליטיקה המדינית. ארסני יאצניוק שמונה כראש הממשלה הזמני בפברואר המשיך לשמור על תפקידו. עקב כיבוש חצי האי קרים על יד רוסיה לא נערכו הבחירות בסבסטופול ובחצי האי. כמו כן לא נערכו בחירות במחוז דונצק ובמחוז לוהנסק (שטחים שהכריזו באופן חד צדדי על הקמת נובורוסיה).