Як вважають деякі дослідники, саме вельможі-язичники, невдоволені прохристиянською політикою Аскольда, здійснили державний переворот 882 р. на Русі. Позбавивши влади династію Кийовичів, язичники передали владу в руки Олега, родича запрошеного на новгородське княжіння варяга Рюрика. Олег опікувався малолітнім сином Рюрика Ігорем. Виманивши Аскольда і Діра з Києва під приводом дружньої торгівлі, Олег убив їх. Ставши князем (882—912), він оголосив Київ «матір’ю міст руських» і почав силою приєднувати непокірні племена. Якщо Руська держава була федерацією племен, то Олег розпочав процес перетворення її на централізовану державу. Він поступово підкорив древлян, сіверян, радимичів, пізніше — в’ятичів, хорватів, дулібів і тиверців. Могутні племінні союзи прагнули зберегти автономію, тому майже все правління Олега пішло на завоювання руських земель. Водночас проводилася антихристиянська політика. На міжнародній арені Олег був послідовником Аскольда, зокрема здійснив у 907 і 911 рр. походи на Константинополь і домігся відновлення сплати данини. Після 912 р. доля Олега невідома. Нестор оповідає легенду загибелі Олега так: оскільки волхви віщували йому смерть від улюбленого коня, князь п’ять років не сідав на нього, а коли кінь помер, подався подивитися на його кістки. Але, коли Олег наступив на кінський череп ногою, звідти виповзла змія і вкусила князя. «І від того розхворівся і помер. І поховали його на горі, яку називають Щекавиця. І було всіх літ його князювання тридцять і три».
Наступником Олега став Ігор (912—945). На початку правління він був змушений вести боротьбу з уличами і древлянами, які відмовилися визнавати владу київського князя. Уличі, що жили в пониззі Дніпра, на Побужжі та на берегах Чорного моря, змушені були ввійти до складу Київської Русі й у Х ст. відійшли на північ під тиском печенігів. Тим часом ускладнилося зовнішньополітичне становище Русі. Візантія почала активно використовувати племена печенігів, які кочували у Нижній Наддніпрянщині, проти Русі. Щоб змусити імперію дотримуватися підписаного з Олегом договору, Ігор у 941 р. здійснив свій перший похід на Візантію. Проте 8 липня під Константинополем візантійці спалили руський флот «грецьким вогнем». У 943 р. Ігор здійснив похід проти союзників Візантії — горців південно-західного узбережжя Каспійського моря. Княжа дружина заволоділа містами Дербентом, Ширваном, Бердаа. Проте закріпитися в регіоні не вдалося, бо епідемія, що почалась у війську, змусила Ігоря відступити. У 944 р. Ігор здійснив грандіозний похід морем і суходолом проти Візантії. Одначе до битви справа не дійшла: імператор попросив миру. Але з’ясовується, що Русь за умовами нового політичного договору позбавлялася багатьох привілеїв, обумовлених договорами 907 і 911 рр.: обмежувалася купівля руськими купцями паволок, скасовувалася безмитна торгівля, русичі зобов’язувалися не зимувати в гирлі Дніпра, в районі Білобережжя та на острові Св. Єлевфір’я (нині — острів Березань), вимога охороняти кримські володіння Візантії від нападу чорних болгар. Постійні війни виснажили державу, військо виявляло невдоволення тим, що не отримало здобичі. Виправити становище князь сподівався за допомогою збирання данини з населення («полюддя»). Коли Ігор у 945 р. вирішив зібрати додаткову данину з древлянських племен, які не брали участі в поході, їхній князь Мал розгромив дружину Ігоря, а самого Ігоря вбили під Іскоростенем.
Вдова Ігоря Ольга (945—964) була змушена приводити до покори племінні союзи в зв’язку з малолітством сина Святослава. Як зазначає Нестор, вона була родом з Плескова (Пскова). Існує версія її простого варязького походження, і що познайомилася вона з князем Ігорем під час його полювання поблизу Пскова. Також доводять, що ім’я Ольга вона прийняла на знак пошани до Олега, який і одружив її з Ігорем. Після смерті чоловіка княгиня не змогла захопила столицю древлян Іскоростень, тому вдалася до хитрощів — спалила місто і жорстоко розправилася з його мешканцями. Проте окрім цього Ольга змушена була провести реформи регламентації податків, що сприяло посиленню централізації управління державою. У 946 р. на чолі великого посольства княгиня відвідала Константинополь, де обговорювалося питання торгово-економічних відносин з імператором Костянтином VII. Під час цього візиту вона прийняла християнство та ім’я Єлена. У 949 р. встановила дипломатичні відносини з німецьким королем Оттоном І, прохаючи надіслати єпископа і священика, але місія католиків виявилася невдалою.
Становище Русі зміцніло за сина Ігоря й Ольги Святослава (964—972), прозваного Святославом Хоробрим. Він тривалий час був усунутий матір’ю від влади, вихований в язичницьких традиціях у середовищі княжої дружини. За правління Святослава Русь переходить до активної зовнішньої експансії. Протягом 964—966 рр. він завершив об’єднання руських земель, змусивши в’ятичів визнати владу київського князя, розгромив союзників Хозарії — волзьких болгар і мордву (буртасів). Після цього завдав поразки військам хозарського кагана, взяв столицю Хозарського каганату Ітиль, дійшов до Каспійського (Хвалинського) моря, підкорив на Північному Кавказі племена ясів і касогів (літописна назва черкесів). Після цього Хозарський каганат перестав існувати і загрожувати Русі зі Сходу. Проте це був недалекоглядний крок, який порушив усталену рівновагу. Кордони Київської Русі розширилися до Волги і Чорного моря, але виявилися малозахищеними від нападів кочових орд Середньої Азії: печеніги блокували торгові шляхи, що вели на Схід, припинилася торгівля з країнами Арабського Сходу.
Зростання могутності Русі почало турбувати Візантію, яка в цей час починає війну з Болгарією. Святослав вбачав у молодій Болгарській державі потенційного суперника і став на бік імперії. Візантійські дипломати подарували князеві 15 кентаріїв золота. У 967 р. Святослав рушив на Болгарію, розбив болгарське військо, захопив вісімдесят міст по Дунаю. Він мав намір перенести столицю Русі за кордон своєї держави — в Переяславець на Дунаї (це означало, що князь бажав і далі вести експансію). Проти Святослава утворився болгарсько-візантійський союз, імперія використала проти нього й печенігів, які взяли в облогу Київ. Владнати справи організації управління державою Святослав сподівався шляхом призначення синів намісниками. В Києві він посадив князем Ярополка, в древлянській землі, в Овручі, — Олега, у Новгороді — Володимира (з 970 р. під опікою брата матері — Добрині). 969 р. Святослав повернувся в Болгарію, уклав з нею й угорцями угоду і вступив у боротьбу з Візантією, проте зазнав поразки під Доростолом від візантійців. За умовами миру, імператор зобов’язувався безперешкодно пропустити русичів на Русь. На шляху до Києва залишки руської дружини потрапили в засідку біля дніпрових порогів і були знищені печенігами, підбуреними до цього візантійським імператором.
У міжусобній боротьбі, що розпочалася по смерті Святослава за підтримки новгородців та шведів, перемогу здобув його молодший, позашлюбний, син Володимир І Великий (980—1015). Він провів адміністративну реформу: відсторонив від влади племінних вождів і замінив їх на власних синів, що поклало край автономізму земель. За Володимира І Великого Київська Русь остаточно утвердилася як європейська феодальна держава. Здійснивши воєнні походи 981—993 рр. проти ятвягів, радимичів, в’ятичів, об’єднав східнословянські племена навколо Києва. Завершився процес формування території Русі. Володимир захистив її від нападів печенізьких орд, провівши битви у 990, 992, 996, 997, 1001 рр. Князь почав укріплювати прикордонні землі, будувати фортифікаційні споруди (рови, «змієві вали» — залишки збереглися у м. Василькові, а починалися вали біля м. Змієва на Харківщині) проти кочівників. Ці землі заселялися вихідцями з ільменських словен, кривичів, чуді (ести-естонці) та інших племен. Політичний вплив було поширено на райони Північного Причорномор’я, Криму, Приазов’я.
Важливе значення для консолідації Русі мало запровадження Володимиром християнства. Першим кроком князя до використання релігії для створення централізованої феодальної держави стало знищення язичницького пантеону слов’янських богів (у центрі був Перун — бог війни і зброї, далі йшли Хорс — бог сонця, Сварог — бог вогню, Стрибок — бог вітру і неба, Дажбог — бог сонця, добра й достатку, Семаргл — бог ґрунту, Волос — бог худоби та інші). Оскільки стара релігія не відповідала новим соціальним відносинам у суспільстві, ролі великого князя як єдиного сюзерена, не сприяла зміцненню статусу Русі на міжнародній арені. Прецеденти прийняття християнства окремими князями та їхнім найближчим оточенням були відомі ще з часів Бравлина. Нестор Літописець оповідає про раду князя з боярами, коли ті визначилися: «Якби поганий був закон грецький, то не прийняла б хрещення баба твоя Ольга, а була вона наймудріша із всіх людей». До того ж прийняття християнства за візантійським зразком і поріднення з візантійським імператором через одруження з його сестрою Анною давали змогу позиціонувати Русь на офіційному рівні як державу, очолювану Великим князем, рівним імператорам і королям, започаткувати власну династію. Для втілення цих зовнішніх планів і перетворень потрібно було їх підкріпити внутрішньо, тому Володимир у 988 р. запроваджує насильно («мечем і вогнем») офіційну державну релігію — християнство.
Згідно з «Повістю временних літ», князю пропонували прийняти кілька монотеїстичних релігій: іудейство (Хозарський каганат), католицизм (Рим), іслам (Волзька Булгарія) та православ’я (Візантія). Після докладного вивчення різних релігій, оцінки конкретної історичної ситуації та цілої низки дипломатичних заходів, князь схиляється до православ’я. Іудейство не було прийнято через замкненість, відсутність конкретної держави в його носіїв, там заборонялося пити, як і в ісламі, а «Русь любить веселіє». Іслам був не дуже поширений і популярний на Русі. Католицизм потребував висвячення у Папи, а тому не відповідав вимогам Володимира, хоча князь підтримував дипломатичні контакти як з німецьким королем, так і з Римом. Напередодні запровадження християнства Володимир уклав союз з Візантією, коли взяв штурмом візантійську фортецю Херсонес (Корсунь) у Криму, а 988 р. відбулося хрещення киян. Їх насильно заганяли в Дніпро, скидали колишніх богів у воду, а кияни бігли за ними берегом і кричали — просили: «Видибай, боже».
Наприкінці X ст. у Києві Володимир І Великий розпочав карбування перших монет Київської держави. Це були золоті злотники, золота гривня (197 грам золота, дорівнювала вартості 3—4 бойових коней) та срібні срібляники. У їхньому карбуванні економічні мотиви відігравали другорядну роль. Про це свідчить те, що така емісія не була масовою і постійною. Головну роль тут, безсумнівно, відігравали політичні мотиви — це було своєрідним демонструванням суверенної Київської держави та її володарів. Окрім Володимира Великого, до такого заходу вдавалися також князі Ярослав Мудрий (1019—1054), ще коли був у Новгороді, та внук Святослава Святополк Окаянний (1015—1018). У зв’язку зі скромними масштабами емісії, монети київських князів мають дуже локальний ареал поширення, обмежений Києвом та навколишніми чернігівськими та переяславськими землями. На західноукраїнських землях знахідки цих надзвичайно цінних пам’яток української історії поки що не зареєстровані.
Було закладено ідейні основи держави, її духовної єдності, зменшилися міжусобиці князів, зміцніли зв’язки з зарубіжними країнами. Володимир додав собі титул «цезаря». Він одружив своїх синів Святополка і Ярослава відповідно з дочками польського короля Болеслава Хороброго у 1013 році та шведського короля Олафа Скотконунга у 1014 р., що дало змогу встановити дружні відносини Русі з Польщею і Швецією. У майбутній боротьбі за київський великокняжий престол братів підтримуватимуть Польща і Скандинавія — на захист Святополка виступив польський князь Болеслав, у війську Ярослава воювали норманські дружинники. Велике значення отримав інститут Церкви в організації господарського життя. Монастирі, зокрема, освоювали лісові хащі, болота, розвивали промисли, торгівлю.
Після смерті Володимира між його синами розгорілася боротьба за великокняжий стіл, переможцем з якої вийшов новгородський князь Ярослав, названий Мудрим (1019—1054). Подальше піднесення Київської держави відбулося саме за його правління. Як і Володимир, він більше дбав про консолідацію, розбудову й захист своїх земель, ніж про приєднання нових територій. Спільно з братом Мстиславом Ярослав відвоював у Польщі Червенські міста (Червона Русь — історична назва Галичини). Для захисту західних рубежів держави розбудовувалися міста (Київ, Чернігів, Переяслав), зводилися нові фортифікаційні споруди. Було підкорено племена чуді, ятвягів. У 1036 р. князівська дружина розгромила під стінами Києва печенізьку орду. Київська Русь стала найбільшою державою Європи, її кордони простягалися від Волги до Карпат, від Росі до Балтійського моря. Могутність Русі визнала вся Європа, і королівські династії почали зав’язувати з родиною київського князя шлюбні відносини. Самого Ярослава Мудрого називали «тестем Європи»: дочку Анну він віддав заміж за французького короля Генріха, дочку Анастасію — за угорського короля Андрія, а Єлизавету — за норвезького короля Геральда.
Оформленню та зміцненню Київської держави сприяла збірка законів «Руська правда», яка віддзеркалювала зміни, що сталися в суспільстві та свідомості людей. Основним об’єктом захисту стало життя людини, скасовувалася смертна кара. Замість кровної помсти запроваджувалася грошова компенсація (штрафи). Київська Русь дедалі більше відходить від язичництва і переймає християнство. Для зміцнення об’єднавчого значення Києва Ярослав опікувався справами православної Церкви. У багатьох містах будуються храми, які стають осередками освіти. У 1037 р. в Києві за зразком храму Софії у Константинополі збудовано Софійський собор. У 1051 р. монахи Антоній і Феодосій заснували на схилах Дніпра Печерський монастир. Того самого року Ярослав Мудрий в обхід Константинопольського патріарха утвердив митрополитом Іларіона, що засвідчило церковну незалежність Русі. Часи Ярославового князювання — період найвищого розквіту Руської держави.
Після смерті Ярослава Мудрого Київська Русь вступила в епоху феодальної роздробленості. Академік Петро Толочко, аналізуючи заповіт Ярослава Мудрого, висловлює думку, що престол було заповідано старшому синові — київському князю Ізяславу, отже, не це започаткувало міжкнязівських суперечностей. У їхній основі лежали насамперед соціально-економічні причини. Бурхливий розвиток феодалізму, зростання і економічне зміцнення місцевої земельної знаті неминуче породжували відцентрові тенденції, подолання яких стало основним сенсом внутрішньої політики великокняжої влади. У початковий період правління Ярославичів ці тенденції проявилися ще не досить сильно, а тому легко нейтралізувалися союзом (тріумвіратом) Ізяслава, Святослава і Всеволода. Держава зберігала політичну єдність, верховний суверенітет київського великого князя, виступала як єдине ціле у зовнішніх відносинах. Спершу верховним землевласником залишався великий князь київський. Він роздавав землі своїм васалам. Поступове утвердження приватної власності на землю сприяло зростанню продуктивності праці, робило власника цілковитим господарем, і його залежність від великого князя ставала незначною. Почалися численні усобиці за владу і землю. Суперечності зайшли так далеко, що до міжусобної боротьби почали залучатися й сусіди, насамперед кочовики причорноморських степів. У цей час вони замінили скандинавів як основний іноземний військовий контингент на Русі.
Політичну ситуацію дестабілізував ще й зовнішній чинник — половецьке нашестя. У 1068 р. військо тріумвірату було вщент розгромлене на річці Альті й кочівники наблизилися до Києва. Небажання Ізяслава озброїти народ призвело до повстання, князь змушений був утікати і зумів повернутися лише з допомогою поляків та братів. Вважається, що за цими подіями стояли половчани, які хотіли посадити в Києві власного князя. Тріумвірат похитнувся, Ізяслав показав себе як невдалий політик. З 1073 р. розпочалися міжусобна боротьба та перестановки на княжих столах. Цим скористалися половці, які й далі спустошували руські землі. Для різних прошарків суспільства дедалі привабливішими ставали об’єднувальні тенденції, виразниками яких на початку ХІІ ст. були великі князі київські: Всеволод, його син Володимир Мономах та онук Мстислав Великий.
У 1097 р. з ініціативи Володимира Мономаха відбувся князівський з’їзд у Любечі, учасники якого присяглися припинити чвари й об’єднатися в боротьбі зі спільним ворогом — половецькими ордами. Проте угоду одразу порушив князь Давид Волинський, який осліпив теребовлянського князя Василька Ростиславича. За князювання в Чернігівському, а потім у Переяславському князівствах Володимир Мономах здобув собі славу поборника єдності Київської Русі, переможця половців, талановитого володаря і полководця, він ініціював походи на половців, аби під гаслами спільної загрози об’єднати Русь. У 1103 р. сім руських князів ущент розгромили половців на р. Самарі (Сутинь) і вбили 20 ханів. У 1107 р. завдали поразки половцям під Лубнами, а в 1113 р. — на річці Дінці.