בשנת 1939, בעקבות פלישת ברית המועצות לפולין סופח לרפובליקה שטח משמעותי (64,500 קמ"ר עם אוכלוסייה של 11 מיליון איש) במערב אוקראינה כולל לביב. במהלך המלחמה מתו מיליוני אוקראינים ועשרות אחוזים משטחי הערים נחרבו. לאחר מלחמת העולם השנייה לרפובליקה סופחו שטחים נוספים באזור. בתקופה זו השלטונות הסובייטים ניסו ליצור מחדש שלטון מקומי, אשר נחרב במלחמה. בשנת 1954 בעקבות החלטת ניקיטה חרושצ'וב לשליטת אוקראינה הסובייטית הועבר חצי האי קרים. בעשור זה חל תהליך עיור רחב היקף בארץ.