25 maja 1920 roku polscy lotnicy wykryli maszerujące na Kijów duże jednostki kawalerii – Armii Konnej Siemiona Budionnego, która zaatakowała Polaków. Po paru dniach Armia Czerwona przełamała polską obronę pod Żytomierzem i rozbiła znajdujące się w mieście oddziały. Żytomierski garnizon został wycięty do ostatniego żołnierza.
Żytomierz w granicach ZSRR i Ukrainy mały|Niemieckie drogowskazy w Żytomierzu w czasie II wojny światowej Traktat ryski zawarty w 1921 roku pozostawił poza wschodnią granicą II Rzeczypospolitej około miliona Polaków, w okolicach Żytomierza zamieszkujących w zwartych skupiskach. 100 kilometrów na zachód od miasta – wokół Dowbysza powstał polski rejon narodowościowy – Marchlewszczyzna. Na mocy traktatu ryskiego Żytomierz wszedł w skład Ukraińskiej SRR początkowo jako stolica guberni, później okręgu i obwodu. W 1935 roku Żytomierz uzyskał poprzez Fastów połączenie kolejowe z Kijowem. W 1933 roku do Żytomierza dotarła klęska głodu. Na mocy decyzji trójki urzędu NKWD obwodu żytomierskiego 28 września 1938 roku rozstrzelano 100 Polaków w ramach Operacji polskiej NKWD, natomiast 29 września rozstrzelano 129 Polaków, a 4 października 1938 roku rozstrzelano 408 PolakówKrzysztof Jasiewicz (red), Europa nieprowincjonalna.