W Wielkim Księstwie Litewskim mały|upright|Herb Kijowa w 1480 Po bitwie nad Sinymi Wodami w 1363 książę litewski Olgierd Giedyminowicz wypędził Tatarów z Kijowa i włączył go do Wielkiego Księstwa Litewskiego, osadzając w nim swojego syna Włodzimierza. Litwini pierwszy drewniany zamek zbudowali na Górze Zamkowej w latach 1370–1380. Po 1387 roku do miasta wrócił zakon dominikanów, którzy rozpoczęli w dzielnicy Padół budowę katedry katolickiej. W 1394 Jagiełło usunął z Kijowa Włodzimierza Olgierdowicza, oddając władzę w mieście księciu Skirgielle. W 1399 roku Kijów był miejscem zbornym rycerstwa polskiego pod dowództwem Spytka z Melsztyna i Litwinów w wyprawie przeciwko Tatarom, zakończonej klęską w bitwie nad Worsklą. W 1412 roku Kijów stał się siedzibą katolickiego biskupstwa, a król Jagiełło ufundował drewnianą katedrę.
W roku 1416 miasto zdobyli tatarscy Kipczacy pod wodzą emira Edygeja, paląc miasto i dokonując rzezi Kijowian. W 1449 roku Tatarzy ponownie najechali Kijów. W 1471 roku Kijów stał się stolicą litewskiego województwa kijowskiego. W 1482 roku chan Mengli Girej uderzył na miasto, zdobył je, a ludność uprowadził w jasyr razem z wojewodą Iwanem Chodkiewiczem z rodziną i biskupem katolickim.