1918 року, під час захоплення Києва більшовиками, кримінальний контингент Лук'янівської тюрми пограбував в'язницю, спалив частину її приміщень. Після відступу більшовиків тюрма деякий час не діяла. Наступного року, після нового захоплення Києва, більшовики відремонтували в'язницю й почали будувати нові приміщення. В'язнів піддавали тортурам, багатьох із них розстрілювали (трупи вивозили на Лук'янівське кладовище і ховали в безіменних могилах; усе це виявилося після того, як у вересні 1919 білогвардійці Добровольчої армії захопили Київ і разом із членами комітету міжнародного «Червоного Хреста» розкопали на Лук'янівському кладовищі масові поховання). Білогвардійці також проводили арешти і розстріли представників української інтелігенції, вояків армії Української Народної Республіки. 1920 до Києва ввійшли війська українсько-польської армії на чолі з Симоном Петлюрою. Після ревізії справ ув'язнених, які утримувалися в Лук'янівській тюрмі, тих із в'язнів, кого українсько-польська влада визнала невинними, було звільнено. Натомість до тюрми потрапили і були страчені ті, хто був безпосередньо причетний до розстрілів за часів більшовицького терору. На час нового вступу до Києва більшовиків приміщення в'язниці були порожніми. Однак уже за кілька діб тюрма знову почала функціонувати. 1925 року в ній утримувалися 2173 в'язні. У роки сталінських репресій 1937—1938 років у тюрмі, у кабінеті коменданта з особливих доручень, безперервно відбувалися страти (трупи на спеціально обладнаних автомашинах вивозилися на Лук'янівське кладовище та в Биківню; усього 1937 року в Лук'янівській в'язниці стратили понад 60 тис., а наступного — більше 70 тис. осіб).