El aparato, un Boeing 777 de Malaysia Airlines que efectuaba el enlace Amsterdam-Kuala Lumpur, desapareció de los radares a eso de las 16h20 locales (13H20 GMT), cuando volaba a 10.000 metros de altitud, y se estrelló cerca de la aldea de Grabove, en la región de Donetsk, indicó la administración regional.
Periodistas de la AFP que llegaron al lugar comprobaron la magnitud del desastre.
Cadáveres mutilados, maletas y pedazos del fuselaje destrozado estaban desperdigados en una vasta zona, sin que se hallaran indicios de que pudo haber algún sobreviviente.
Soldados de las fuerzas rebeldes prorrusas y bomberos estaban presentes.
El presidente ucraniano, Petro Poroshenko, atribuyó la tragedia a un atentado "terrorista", un término que las actividades de Kiev emplean para referirse a los separatistas.
"Poroshenko sobre el avión derribado: este incidente no es una catástrofe. Es un acto terrorista", escribió en su cuenta Twitter oficial Svyatoslav Tsegolko, portavoz del mandatario.
Poroshenko aseguró además que las fuerzas armadas ucranianas no habían realizado "disparos que hubiesen podido alcanzar objetivos en el aire".
Los rebeldes prorrusos, en cambio, afirmaron en su página internet que el Boeing había sido "atacado por un caza ucraniano" y que se trataba de "una provocación deliberada"
Kiev acusó esta semana directamente a Rusia de haber derribado el lunes un avión de transporte militar ucraniano An-26 y el miércoles un avión de combate Sukhoi Su-25, aunque Moscú rechazó formalmente cualquier responsabilidad en esos hechos.
Malasia abrió una investigación para tratar de aclarar lo ocurrido.
Esta es la segunda catástrofe que golpea a Malaysia Airlines en pocos meses, después de la misteriosa desaparición en marzo del vuelo MH370 Kuala Lumpur-Pekín con 239 personas a bordo, del que se carecen de noticias hasta ahora.
El primer ministro de Holanda, Mark Rutte, se dijo "profundamente conmocionado" por la tragedia en Ucrania y agregó que "las circunstancias del accidente no son claras".
El gobierno francés pidió a las aerolíneas evitar el espacio aéreo ucraniano y la compañía alemana Lufthansa anunció que sus aviones evitarán sobrevolar la zona.
La noticia del desastre procó una baja en la Bolsa de Wall Street, ante el temor de los inversores de una escalada de tensiones en la zona.
El presidente ruso Vladimir Putin y su homólogo estadounidense Barack Obama hablaron el jueves sobre el asunto, indicó el Kremlin.
"El líder ruso comunicó al presidente de Estados Unidos un informe de los controladores aéreos que llegó justo antes de su conversación telefónica indicando que un avión malasio se había estrellado en Ucrania", dijo el Kremlin en un comunicado.