Во время русско-турецкой войны 1676—1681 русско-казацкое войско совместными силами отражает экспансию Османской империи в Левобережную Украину. В составе России на Украине идёт восстановление экономики, возрастает население, свободно строятся православные храмы. Во время Великой Северной войны гетман Иван Мазепа переходит на сторону шведского короля Карла XII, с которым терпит поражение в Полтавской битве. Следствием этого события является урезание автономии Гетманщины и её управление через Малороссийскую коллегию. На протяжении XVIII века наблюдается интеграция казацкой знати в российское дворянство, выходцы из Украины занимают высокие должности в составе Российской империи, среди них такие влиятельные политики как глава Синода Феофан Прокопович, генерал-фельдмаршалы Алексей и Кирилл Разумовские, канцлер Александр Безбородко.

В целях унификации государства, императрица Екатерина II упраздняет Гетманщину в 1764 году и Запорожскую Сечь в 1775 году.[33] Казацкая знать приравнивается к российскому дворянству, украинским казакам выделяются для заселения обширные присоединённые к России земли (Кубань, Ставрополье, Новороссия). В результате русско-турецкой войны 1768—1774 годов Крымское ханство было признано независимым от всякой посторонней власти, а в 1783 его земли были включены в состав России.

После разделов Польши в 1772—1795 годах Галиция переходит во владение австрийских Габсбургов, а остальная часть Правобережной Украины, в том числе Подолье, Волынь — во владение Российской империи.

На присоединённых к Российской империи степных землях Запорожья, Северного Причерноморья и Тавриды, на месте казацких и татарских поселений основываются русские, в том числе такие ныне крупные города как Запорожье (1770), Днепропетровск (1776), Херсон, Мариуполь (1778), Севастополь (1783), Симферополь, Мелитополь (1784), Николаев (1789), Одесса (1794), Луганск (основание Луганского завода — 1795). До конца XVIII — начала XIX века, Украина была преимущественно аграрным краем, а с середины XIX нынешние восточные регионы Украины, а затем и Киевщина начинают развиваться как промышленные.

Большую роль в индустриализации Украины сыграл европейский капитал, в том числе — знаменитый французский «русский заём» в миллиард франков. В налаживании производства на юге Украины товарного зерна, массово экспортировавшегося через черноморские порты, большую роль сыграли не только украинские селяне, но и немецкие колонисты, число которых на Украине составляло около полумиллиона. К началу XX века регион Карпат — второй в мире по значению после Баку[34] район добычи нефти. В годы Первой мировой войны австро-венгерские власти на территории Галиции поддерживали украинофильские патриотические движение и подвергают репрессиям русофилов. Свыше двадцати тысяч участников русского движения в Прикарпатской Руси были заключены в австрийский концентрационный лагерь в местечке Талергоф (Штирия) и в крепость Терезин (Чехия). Эти репрессии и поддержка австро-венгерскими властями украинофильской ориентации привели к её решительному преобладанию в среде галичан. Февральская революция 1917 года в России и возникший после неё политический хаос привели к усилению сепаратистских тенденций на окраинах империи и, в частности, развитию движения за автономию Украины, которое тайно поощрялось и финансировалось австро-венгерскими спецслужбами.