Der proeuropäische Kurs der Ukraine wurde im November 2013 abrupt gestoppt, als ein geplantes Assoziierungsabkommen mit der EU nur wenige Tage vor seiner geplanten Unterzeichnung versenkt wurde. Das Abkommen hätte die politischen und wirtschaftlichen Beziehungen zwischen der EU und der Ukraine enger integriert, aber Janukowitsch beugte sich dem intensiven Druck Moskaus. In Kiew brachen Straßenproteste aus, und Luzenko und Klitschko traten als Anführer der größten Demonstrationen seit der Orangenen Revolution auf. Die Polizei zerstreute gewaltsam Menschenmengen auf dem Kiewer Maidan Nezalezhnosti („Unabhängigkeitsplatz“), und als die Proteste bis in den Dezember hinein andauerten, besetzten Demonstranten das Rathaus von Kiew und forderten Janukowitsch zum Rücktritt auf. Russland wiederum bot an, den Erdgaspreis zu senken und ukrainische Anleihen im Wert von 15 Milliarden US-Dollar zu kaufen, um die ins Stocken geratene Wirtschaft des Landes zu stützen.

Als die Demonstrationen im Januar 2014 den Ausschreitungen Platz machten, unterzeichnete Janukowitsch eine Reihe von Gesetzen, die das Protestrecht einschränkten, und Hunderttausende gingen als Antwort auf die Straßen von Kiew. Es kam zu blutigen Zusammenstößen zwischen Polizei und Demonstranten mit Dutzenden Verletzten auf jeder Seite. Am 22. Januar wurden zwei Demonstranten bei Gefechten mit der Polizei getötet, und die Demonstrationen breiteten sich bald auf die Ostukraine aus, eine Region, die traditionell Janukowitsch und engere Beziehungen zu Russland unterstützt hatte. Demonstranten besetzten das Justizministerium in Kiew, und das Parlament hob hastig die Anti-Protest-Maßnahmen auf. Als die Gespräche zwischen Janukowitsch und Oppositionsführern fortgesetzt wurden, reichte Asarow seinen Rücktritt als Premierminister ein.

Im Februar wurden Hunderte von Demonstranten im Rahmen eines Amnestieabkommens aus dem Gefängnis entlassen, das zur Evakuierung von Demonstranten aus Regierungsgebäuden führte. Das Auftauen der Spannungen war jedoch nur von kurzer Dauer, da oppositionelle Parlamentarier bei ihren Versuchen, die Befugnisse der Präsidentschaft einzuschränken, zurückgewiesen wurden und der Kampf auf den Straßen eine tödliche Wendung nahm. Mehr als 20 wurden getötet und Hunderte wurden verwundet, als Regierungstruppen versuchten, den Maidan am 18.Februar zurückzuerobern. Die 25.000 auf dem Platz verbliebenen Demonstranten umringten ihr Lager mit Lagerfeuern, um einen weiteren Angriff zu verhindern. Demonstranten in den westukrainischen Städten Lemberg und Iwano-Frankiwsk beschlagnahmten Regierungsgebäude, und EU-Beamte drohten mit Sanktionen gegen die Ukraine, es sei denn, die Janukowitsch-Regierung ergreife Schritte, um die Gewalt zu deeskalieren. Der vorgeschlagene Waffenstillstand kam nicht zustande, und am 20.Februar eskalierte die Gewalt in Kiew dramatisch, wobei Polizei und staatliche Sicherheitskräfte auf Demonstranten schossen. Dutzende wurden getötet, Hunderte wurden verletzt, und die Staats- und Regierungschefs der EU haben ihr Versprechen eingelöst, Sanktionen gegen die Ukraine zu verhängen. Die Kontrolle der Zentralregierung erodierte in der Westukraine weiter, als Oppositionskräfte Polizeistationen und Regierungsbüros in Luzk, Uschhorod und Ternopil besetzten.Die blutigste Woche in der postsowjetischen Geschichte der Ukraine endete am 21.Februar mit einem von der EU vermittelten Abkommen zwischen Janukowitsch und Oppositionsführern, das vorgezogene Wahlen und die Bildung einer Übergangsregierung der Einheit forderte. Das Parlament reagierte mit überwältigender Mehrheit auf die Wiederherstellung der Verfassung von 2004 und reduzierte damit die Macht der Präsidentschaft. In den folgenden Abstimmungen billigte das Parlament eine Maßnahme, die den Demonstranten volle Amnestie gewährte, entließ Innenminister Vitaliy Zakharchenko für seine Rolle bei der Anordnung der Niederschlagung des Maidan und entkriminalisierte Elemente des Gesetzes, nach denen Timoschenko strafrechtlich verfolgt worden war. Janukowitsch, dessen Machtbasis bröckelte, floh aus der Hauptstadt vor einer Amtsenthebungsabstimmung, die ihn seiner Befugnisse als Präsident beraubte. Unterdessen reiste die aus dem Gefängnis entlassene Timoschenko nach Kiew, wo sie eine leidenschaftliche Rede vor der auf dem Maidan versammelten Menge hielt. Der stellvertretende Führer des Vaterlandes, Oleksandr Turchynov, wurde zum amtierenden Präsidenten ernannt, ein Schritt, den Janukowitsch als Staatsstreich verurteilte. Am 24. Februar beschuldigte die Übergangsregierung Janukowitsch des Massenmordes im Zusammenhang mit dem Tod der Maidan-Demonstranten und erließ einen Haftbefehl gegen ihn.

Die ukrainische Wirtschaft, die vor den Maidan-Protesten zu kämpfen hatte, reagierte unberechenbar auf die sich verändernde Machtsituation, wobei die Griwna auf historische Tiefststände sank. Credit agency Standard & Poor’s senkte das Schuldenrating des Landes und senkte seine finanziellen Aussichten, als der Internationale Währungsfonds (IWF) versuchte, die Ruhe wiederherzustellen. Die ukrainische Übergangsregierung setzte den vaterländischen Führer Arsenij Jazenjuk als Premierminister ein, und für Mai 2014 waren vorgezogene Präsidentschaftswahlen geplant. Janukowitsch tauchte am 28. Februar in Rostow am Don, Russland, wieder auf und hielt eine trotzige Rede auf Russisch, in der er darauf bestand, dass er immer noch der rechtmäßige Präsident der Ukraine sei.