Le 23 février 2014, le parlement ukrainien de Kiev retira le statut de langue officielle aux langues régionales, dont le russe dans 13 des 27 régions (essentiellement au sud et à l'est du pays), mais cette loi ne fut jamais ratifiée. Des russophones organisèrent des manifestations en Ukraine orientale et en Crimée, et souhaitaient renforcer des liens avec la Russie tout en gagnant en autonomie.
Le 26 février, les militaires russes avaient contacté Leonid Hrach (en) et Segueï Aksionov pour leur demander s'ils acceptaient de devenir les nouveaux dirigeants de la république de Crimée, tout en ne leur cachant pas l'intention du Kremlin de « rattacher la Crimée à la Russie ».
Le 27 février, plusieurs dizaines d'hommes lourdement armés s'emparent des sièges du Parlement et des gouvernements locaux sur lesquels flottent dorénavant le drapeau russe. Sur les routes, des militants pro-russes armés contrôlent les automobilistes pour faire barrage aux armes et aux révolutionnaires ayant participé à la chute du président Ianoukovitch. "Ce n'est pas à ceux qui ont pris le pouvoir de nous dire comment on va vivre. Si la Russie ne nous aide pas, on est prêts à mourir ici pour défendre notre terre. On ne vivra pas sous la dictée de ces fascistes", explique l'un d'eux à France.
Le 28 février, Lors d'une conférence de presse tenue à Rostov-sur-le-Don, le président déchu Ianoukovitch, appela les forces armées russes à intervenir et à garantir « la loi et l'ordre » en Ukraine, en particulier en Crimée. Aussitôt, une dizaine de soldats en uniforme et portant des écussons noirs patrouillèrent le long de l'entrée de l'aéroport. Ils ne répondaient pas quand on leur demandait leur nationalité. Quelques heures plus tard, l'aéroport militaire de Sébastopol fut investi par des soldats russes munis de casques et de gilets pare-balles, afin d'empêcher des "combattants" d'y atterrir. L'Armée Rouge pénétra en Crimée sans violence. Le gouvernement ukrainien d’Oleksandr Tourtchynov accusa la Russie « d'invasion » et « d'occupation armée », ce que nia le Kremlin. Selon lui, les forces armées se trouvant en Crimée étaient des "forces locales d'auto-défense".
le 6 mars, Le parlement local de Crimée, dominé par des pro-russes, demanda à Vladimir Poutine le rattachement à la Russie et l'organisation d'un référendum pour le 16 mars. Les députés se sont quant à eux prononcés par un vote en faveur de l'annexion de la Crimée par la Russie. A Kiev, puis au sein de l'UE comme aux Etats-Unis, ce référendum est qualifié d'illégal, ce qui envenime encore les relations entre Moscou et les Occidentaux
Le 11 mars, sans attendre le résultat des urnes, le parlement de Crimée déclara l'indépendance de la république de Crimée (réunissant la république autonome de Crimée et Sébastopol). De leur côté, les Occidentaux perdent patience : le lendemain de cette annonce, François Hollande invita notamment Vladimir Poutine à éviter une escalade "inutile et dangereuse" en Crimée. Le président français rappela à son homologue qu'une annexion de la péninsule par la Russie serait "inacceptable pour la communauté internationale". A Kiev, les pro-européens dénoncèrent une "occupation de la Crimée par la Russie".
Le 16 mars, Le rattachement de la péninsule ukrainienne de Crimée à la Russie fut très largement approuvé par référendum. Aussitôt, le Parlement de Crimée officialisa la candidature sa candidature à l'intégration à la Russie, qui devient le premier pays à reconnaître l'indépendance de la Crimée. Ce référendum est toujours considéré comme illégitime par Kiev, l'Union Européenne et les Etats-Unis. De nouvelles sanctions contre la Russie sont à prévoir.
Le 18 mars, à la suite d’un référendum tenu le 16 mars, le gouvernement russe annonce que la république de Crimée (Anciennement "république autonome de Crimée") et la ville de Sébastopol, anciennement ukrainiennes, deviennent deux nouveaux sujets de la fédération de Russie et le gouvernement ukrainien commence alors à retirer ses troupes de Crimée.
Le 27 mars, l'Assemblée générale de l'ONU adopta une résolution non contraignante qui dénonçait le référendum en Crimée et le rattachement de cette péninsule à la Russie, mais 58 pays se sont abstenus et une vingtaine n'ont pas pris part au vote. Les États-Unis, l'Union européenne et d'autres pays s'opposèrent à la Russie, l'accusant de violer le droit international et la souveraineté de l'Ukraine.