Tuttavia, le stime ufficiali del governo ucraino sono state talvolta messe in discussione: lo stesso ex ministro del Lavoro e delle Politiche Sociali Mychajlo Papijev affermò nel 2017 che, nonostante le statistiche ufficiali ponessero a 42,3 milioni i cittadini ucraini di allora, secondo i calcoli degli esperti e dell'Istituto di demografia dell'Accademia nazionale delle scienza sarebbero stati non più di 32 milioni.
Il 67% (2005) della popolazione vive in aree urbane; le regioni più densamente popolate sono quelle orientali e occidentali, mentre nella sezione centrale dell'Ucraina, fatta eccezione per l'area urbana di Kiev, il popolamento è molto più rado. Il tasso di crescita annuo è negativo dal 1991: nel 2018 è stato di −0,60%, riflette una situazione di incertezza del paese dopo il crollo dell'Unione Sovietica e la grave crisi economica che ne è scaturita. La speranza di vita alla nascita è di 72,4 anni (2018), mentre il tasso di mortalità infantile è del 7,7‰ (2018). Gli ucraini costituiscono la maggioranza della popolazione (73%). Tra le minoranze vi sono russi (22%) – presenti soprattutto verso il confine orientale e in Crimea –, bielorussi (0,9%), ebrei (0,9%), moldavi (0,5%), bulgari (0,5%), polacchi (0,4%), rumeni (0,3%), ungheresi (0,3%) e tatari di Crimea (che subirono deportazioni durante la seconda guerra mondiale). Gli ebrei, assai numerosi prima degli anni quaranta, si sono ridotti della metà, come risultato della Shoah e delle emigrazioni favorite dalle autorità sovietiche negli anni ottanta. Sono numerosi, peraltro, gli ucraini che risiedono in Russia e nelle altre ex Repubbliche sovietiche, ed esistono delle forti comunità anche in Europa centrale, Canada e Stati Uniti.
L'Ucraina è l'ottavo paese per numero di abitanti in Europa. Secondo le stime del servizio statistico statale dell'Ucraina la popolazione del paese (esclusa la Crimea) era di 41 442 615 abitanti al 1º maggio 2021, con una densità media di 72 persone per km². La popolazione ucraina è in calo dagli anni '90 e ha perso almeno 11 milioni di persone in meno di trent'anni, passando dai 52 244 100 abitanti del 1993 ai 41 milioni del 2021. Il declino demografico ucraino è dovuto sia alla forte emigrazione sia al basso tasso di natalità e all'alto tasso di mortalità (il saldo demografico è negativo a partire dal 1991). Nel 2007 il declino demografico del paese è stato il quarto peggiore del mondo. L'Ucraina soffre di un alto tasso di mortalità per via dell'inquinamento atmosferico, del diffuso tabagismo e alcolismo, della cattiva alimentazione della popolazione e del mediocre sistema sanitario nazionale. Il censimento della popolazione in Ucraina è fermo al 2001; uno era stato programmato nel 2020, poi spostato al 2023 a causa della pandemia di COVID-19, ma si ipotizza che potrebbe essere spostato ancora a data da destinarsi. Nel 2019 il governo ucraino effettuò un censimento elettronico utilizzando diversi strumenti, come telefoni cellulari e i dati sulle pensioni, stimando la popolazione dell'Ucraina, esclusa la Crimea e parti del Donbass secessionista, a 37,3 milioni di persone, di cui circa 20 milioni in attività lavorativa (15-64).
In Ucraina il clima è di tipo temperato continentale nell'interno e mediterraneo nella costa meridionale della Crimea: lungo il Mar Nero l'inverno è relativamente mite, mentre nelle zone interne le temperature di gennaio sono molto più basse, con punte al di sotto dei −20 °C. Le precipitazioni annuali variano notevolmente da zona a zona: mentre in Ucraina occidentale cadono 1200 mm di pioggia l'anno, in Crimea il valore si riduce ad appena 400 mm. La temperatura media di gennaio a Kiev è di −6 °C.
Le città più importanti sono Kiev (2 799 000 abitanti), Charkiv (1 455 000), Dnipro (1 049 000), Donec'k (1 016 000), Odessa (Odesa; 1 013 000), Zaporižžja (900 000), Leopoli (830 000; L'viv;), Kryvyj Rih (717 000).Secondo alcune stime elaborate nel 1887 dai geografi del dipartimento militare dell'Impero austro-ungarico, nei pressi della città ucraina di Rachiv nella Transcarpazia (di coordinate 48°03′N 24°12′E) sarebbe situato il centro geografico dell'Europa; vi sono altri luoghi considerati centro del continente, a seconda degli studiosi e dei metodi di misurazione utilizzati. Tra le risorse naturali dell'Ucraina vi sono ferro, carbone, manganese, gas naturale, olio, sale, zolfo, grafite, titanio, magnesio, caolinite, nichel, mercurio, legname e abbondanza di terre coltivabili. Ciononostante, il Paese soffre di diversi problemi ambientali, come la presenza inadeguata di acqua potabile, l'inquinamento dell'aria e dell'acqua, la deforestazione e la contaminazione da radiazioni nel nord-est per effetto del disastro di Černobyl'. Il trattamento dei rifiuti pericolosi è ancora poco sviluppato in Ucraina.
L'Ucraina, con i suoi 603628 km² di estensione è il secondo stato più grande d'Europa, dopo la Russia europea e prima della Francia metropolitana, nonché lo stato più grande interamente in Europa. Il confine dell'Ucraina con gli altri stati è lungo 4558 km, suddivisi fra Russia (1576 km) a est, Moldavia (939 km) a sud-ovest, Bielorussia (891 km) a nord, Romania (169 km a sud, 362 km a ovest), Polonia (428 km) a nord-ovest e Ungheria (103 km) e Slovacchia (90 km) a ovest, oltre ai 2872 km di costa marittima. Il paesaggio ucraino si estende principalmente nel bassopiano sarmatico e consiste prevalentemente di fertili pianure o steppe attraversate da diversi fiumi, tra cui il Dnepr, il Donec, il Dnestr e il Bug Orientale che vanno a gettarsi nel Mar Nero e nel più piccolo Mar d'Azov. Le foci dei fiumi che si gettano nel Mar Nero formano un tipo caratteristico di estuario, detto "liman", come ad esempio il liman del Dnestr, uno dei più grandi estuari dell'Ucraina. Nella parte sudoccidentale il delta del Danubio costituisce il confine con la Romania. Le poche catene montuose presenti sono le propaggini dei Carpazi, a ovest, la cui cima più alta è il Hoverla con 2061 m e le montagne della penisola di Crimea. L'Ucraina ha anche diversi altopiani, come quello di Volinia-Podolia ad ovest e l'altopiano del Dnipro, sulla sponda destra del fiume. Ad est si trovano le cime sud-occidentali del rialto centrale russo sulle quali corre il confine tra la Russia e l'Ucraina. Presso il Mar d'Azov si trova la catena del Donec e l'altopiano di Azov. Le nevi che si sciolgono sui monti alimentano i fiumi e cascate.
Nel 2013, dopo che il governo del presidente Viktor Janukovyč aveva deciso di sospendere l'accordo di associazione tra l'Ucraina e l'Unione europea e di avere relazioni economiche più strette con la Russia, ebbe inizio una serie di manifestazioni di massa, conosciuta come Euromaidan, che durò diversi mesi, durante la quale la polizia di antisommossa Berkut sparò ai manifestanti e uccise più di 100 persone. Le manifestazioni culminarono nella rivoluzione del 2014 che portò alla fuga e destituzione di Janukovyč, quindi alla costituzione di un nuovo governo e le elezioni anticipate del presidente. Negli ultimi giorni di febbraio 2014 le truppe russe senza insegne, invasero la Crimea e ne presero il controllo militare. In seguito al referendum svoltosi il 16 marzo 2014 la Crimea fa una dichiarazione unilaterale d'indipendenza, seguita dall'annessione alla Russia, non riconosciuta né dal governo ucraino né dalla comunità internazionale. Gli stessi eventi portarono anche alla guerra del Donbass, un conflitto attivo con separatisti appoggiati dai russi dall'aprile 2014, fino all'invasione russa dell'Ucraina del 2022. Il 7 aprile 2014 anche parte dell'oblast' di Donec'k dichiarò unilateralmente l'indipendenza dall'Ucraina in seguito a un referendum e pochi giorni dopo l'autonominato presidente della Repubblica Popolare di Doneck Pavel Gubarev dichiarò la futura annessione alla Russia. Allo stesso modo, parte dell'oblast' di Luhans'k dichiarò la propria indipendenza come Repubblica Popolare di Lugansk. L'Ucraina si candidò come componente economico dell'accordo di associazione inclusivo di un'area di libero scambio approfondita con l'Unione europea il 1º gennaio 2016.
Nonostante l'Atto di Unione, l'Ucraina non riuscì a mantenere la propria indipendenza. Nel 1921, dopo la guerra sovietico-ucraina, la maggior parte del territorio ucraino fu annessa alla neonata Unione Sovietica come Repubblica Socialista Sovietica Ucraina (RSS Ucraina). La RSSU fu un membro fondatore dell'Unione Sovietica nel 1922. Nel 1932-1933, la nazione soffrì a causa dell'Holodomor, che costò la vita da 5 a 10 milioni di ucraini. Durante le Grandi purghe centinaia di migliaia di persone furono uccise con accuse inventate, la maggior parte delle quali furono riabilitate postume. Nel 1937-1938, le autorità sovietiche distrussero tutti i rappresentanti dell'allora intellighenzia ucraina: metà di loro furono spinti al suicidio e il resto fu inviato nei gulag. Nel 1941-1944 la maggior parte dell'Ucraina era sotto l'occupazione nazista. Negli anni '60 e '80 il movimento di dissidenza si intensificò, uno dei suoi rappresentanti, V"jačeslav Čornovil, fu l'iniziatore della dichiarazione d'indipendenza dell'Ucraina.
La storia moderna dell'Ucraina come entità politica inizia nel 1917 con la creazione della Repubblica Popolare Ucraina (RPU). La formazione della RPU avvenne durante il periodo di caos che seguì la Rivoluzione russa, quando l'Impero russo crollò. L'indipendenza totale fu proclamata il 22 gennaio 1918. La RPU fu guidata da Mychajlo Hruševs'kyj e affrontò la guerra contro le forze bolsceviche e l'occupazione tedesca. Parallelamente agli eventi nella RPU, nel novembre 1918, fu proclamata la Repubblica Popolare dell'Ucraina Occidentale (RPUO), con capitale a Leopoli. Il 22 gennaio 1919, l'Akt Zluky (Atto di Unione), sancisce l'unione tra la Repubblica Popolare Ucraina e la Repubblica Popolare dell'Ucraina Occidentale. Evento fondamentale e simbolico dell'unità dei territori ucraini. Dall'agosto al dicembre 1919, la maggior parte dell'Ucraina fu controllata dalle truppe dell'Armata Bianca. Nel maggio 1920 Kiev era controllata dalle truppe polacche e ucraine.
Jaroslav sconfisse definitivamente i Peceneghi nel 1036. Le steppe furono allora invase dal popolo dei Cumani. In conseguenza delle continue invasioni di popolazioni nomadi di lingua turca (Peceneghi e Cumani), che compivano razzie ai danni dei Rus', le popolazioni slave migrarono a nord, verso le più sicure foreste ma abitate dalle popolazioni uraliche (ugro-finniche). All'inizio del XII secolo la regione conobbe un periodo di decadenza. Probabilmente a causa di tassazioni troppo elevate, di conflitti tra i nobili e dei reiterati attacchi dei popoli nomadi confinanti, molti abitanti abbandonarono la regione per colonizzare altre terre che si trovavano a nord est, lungo il Volga, abitate da popolazioni (ugro-finniche). I tentativi dei sovrani di arginare il declino demografico introdussero nel territorio alcune popolazioni delle steppe circostanti, che, precedentemente nomadi, iniziarono ad assumere uno stile di vita più stanziale. A partire dal 1054 la Rus' di Kiev si disgregò in principati indipendenti. L'odierna Ucraina risultò divisa fra i principati di Galizia, Volinia o Vladimir Volinskji, Černihiv, Novgorod Severskji, Perejaslav e Kiev. Per la prima volta apparve il nome di Ucraina, usato per indicare il territorio soggetto al principato di Perejaslav. A seguito della frammentazione nel XIII secolo e l'invasione mongola, l'unità territoriale crollò e l'area fu contesa, divisa e governata da diverse potenze, inclusa la Confederazione polacco-lituana, l'Austria-Ungheria, l'Impero ottomano e il suo stato vassallo russo. Durante i secoli XVII e XVIII, emerse e prosperò un etmanato cosacco, ma il suo territorio fu infine diviso tra la Polonia e l'Impero russo. Nel 1775 Sič di Zaporižžja, l'ultimo centro dei cosacchi ucraini, fu distrutto dalle truppe russe. Una parte dei cosacchi fuggì attraverso il Danubio, l'altra parte fu reinsediata nel Kuban' e i contadini ucraini divennero servi dei nobili russi. Il famoso poeta ucraino Taras Ševčenko soffrì di questo fenomeno, ma anche dopo l'abolizione della servitù della gleba nell'impero russo nel 1861, la politica di russificazione continuò, uno degli episodi più famosi di questa politica fu l'Ukaz di Ems.
Il battesimo di massa dei cittadini di Kiev, per decisione del principe Volodymyr I, avvenne nell'agosto 988, segnando l'inizio della cristianizzazione della Rus' di Kiev, la popolazione rimanente della Rus' fu lentamente convertità in seguito, a volte con la forza. Il periodo fu segnato dallo sviluppo dell'arte e delle scienze. Durante il regno di Volodymyr furono costruite le prime scuole e chiese, tra cui la chiesa delle Decime a Kiev. La Rus' di Kiev sviluppò relazioni politiche e culturali con Bisanzio, la Bulgaria e la Germania. I rapporti con la Polonia migliorarono dopo che il figlio di Volodymyr, Sviatopolk I, sposò la figlia del principe Boleslao I di Polonia nel 992. Volodymyr fu il primo dei principi di Rus' a iniziare a coniare la propria moneta d'oro. Ha fondato la città di Volodymyr. Ha utilizzato il segno del "tridente" come il simbolo della Rus' di Kiev, che in seguito è diventato lo stemma dell'Ucraina. Volodymyr ricevette emissari papali nel 986, 988, 991, 992 e 1000 e inviò i propri inviati a Roma nel 993 e 1001. Verso la fine della sua vita i suoi figli Sviatopolk I e Jaroslav I di Kiev sfidarono il suo governo. Dopo aver sconfitto Sviatopolk I, Volodymyr morì mentre preparava una campagna contro Jaroslav e fu sepolto nella chiesa delle Decime. Morì nel Palazzo Berestovsky vicino a Kiev. L'icona di San Volodymyr con il tridente è esposta nella basilica di San Pietro in Vaticano. Il tridente ucraino è l'unico simbolo nazionale esposto nella basilica di San Pietro. Fu canonizzato dalla chiesa ortodossa e quella cattolica dopo il 1240.
