Första flyglarmet började ljuda vid 03-tiden när ukrainska flygvapnet varnade för att omkring nio ryska strategiska bombplan var på ingång.
Flera robotar färdades från norr i olika riktningar över landet, och vissa av dem styrdes in över huvudstaden. Även två ballistiska robotar avfyrade från Ryssland användes i attacken, enligt Kievs militärledning.
Ukrainas flygvapen uppgav på morgonen att de skjutit ner 31 robotar – vilket enligt Kievs militärledning motsvarar alla de robotar som avfyrats.
Tiotal skadade
De nedskjutna robotdelarna kraschade i Kievdistrikten Podilsk, Shevchenkivskyi och Sviatoshyn.
Ett tiotal personer uppges enligt ukrainsk media ha skadats till följd av de skador som orsakats av de fallande vrakdelarna.
Oksana Nad, 26, boende i Kiev, säger till Reuters att hennes dotter chockades.
– Det var inte bara att hon skakade i hela kroppen, det var bokstavligen som om hon kastades upp och ner. Det var hemskt.
Närmare 25 000 invånare sökte enligt stadsförvaltningen skydd i Kievs tunnelbanesystem.
Efterlyser mer luftförsvar
Efter attacken återupprepade Ukrainas president Volodymyr Zelenskyj sin uppmaning om att väst bör skicka mer hjälp.
”Terror varje dag, varje natt. Världssamfundet kan stoppa det genom att hjälpa oss med mer luftförsvarssystem”, skrev han i ett inlägg på Telegram och tillade att Rysslands attacker inte kan ta sig igenom amerikanska patriots och andra luftvärnssystem.