Die Aktivisten besetzten am Montag ein Verwaltungsgebäude in Donetsk. Ein Sprecher der Aufständischen trat vor die Menge und sagte: "Ich proklamiere hiermit die Unabhängigkeit und die souveräne Volksrepublik Donetsk".
Die Industriestadt Donetsk ist mit 1,1 Millionen Einwohnern die fünftgrösste Stadt der Ukraine. Sie liegt nahe der Grenze zu Russland. Die meisten Einwohner sprechen russisch.
In der ostukrainischen Stadt Luhansk, nordöstlich von Donetsk gelegen, drangen pro-russische Aktivisten ins Hauptquartier der Sicherheitskräfte ein und entwendeten Waffen. Die Polizei hat darauf Strassensperren errichtet.
Am Sonntag hatten pro-russische Demonstranten das Gebäude mit Eiern, Steinen, Rauchbomben und Molotov-Cocktails beworfen. Lukansk liegt 25 Kilometer westlich der russischen Grenze.
Zuvor hatten Demonstranten das regionale Verwaltungsgebäude in der ostukrainischen Stadt Kharkiv besetzt. Laut Angaben des ukrainischen Innenministers seien sie wieder vertrieben worden.
Die Regierung in Kiew beschuldigt Russland, die Proteste zu schüren.
Auf der Luftwaffenbasis Novofederovka auf der von Russland besetzten Krim war am Wochenende ein russischer Soldat unter noch ungeklärten Umständen erschossen worden.