Kyiv vokste under den industrielle revolusjon i det russiske keiserdømmet mot slutten av det 19. århundre. I 1917 ble Kyiv hovedstad da Den ukrainske folkerepublikk erklærte sin uavhengighet. Fra 1921 inngikk Kyiv i Den ukrainske sosialistiske sovjetrepublikk (Ukrainske SSR) og var fra 1934 dens hovedstad. Under andre verdenskrig gjennomgikk byen igjen betydelige ødeleggelser, men etter å ha blitt raskt gjenoppbygd i etterkrigstiden forble Kyiv tredje største by i Sovjetunionen.