Радянське керівництво видало розпорядження про будівництво пам’ятників на честь річниці та присвоїло довгу й кострубату назву «300-річчя возз’єднання України з Росією» низці установ, у тому числі Дніпропетровському університету. За іронією долі, гетьман Павло Скоропадський заснував цей університет восени 1918 року — у той час, коли більшовицькі війська були вигнані з України і країна перебувала під контролем німців. Але найбільш щедрим жестом під час святкування «вікової дружби» двох слов’янських народів була передача в лютому 1954 року Кримського півострова з-під юрисдикції Російської Федерації до юрисдикції України. За десять років до того з Криму були депортовані кримські татари через те, що весь цей народ був звинувачений у співпраці з німцями. Незважаючи на зусилля пропаганди подати передачу півострова як прояв братньої дружби між двома народами, реальні причини були більш прозаїчними. Ключовим чинником була географія. Відрізаний від Росії Керченською протокою і поєднаний з материковою Україною Перекопським перешийком та розташованими на ньому шляхами сполучення, Крим потребував допомоги з материка для відбудови своєї економіки, що була підірвана не лише війною та німецькою окупацією, а й вигнанням кримських татар.
1950 року Крим здав державі в п’ять разів менше зерна, ніж 1940 року, у три рази менше тютюну і в два рази менше винограду. Переселенці, яких відправляли на півострів з Російської Федерації, не звикли до південних умов і мало чим могли допомогти у відновленні економіки. Коли восени 1953 року Микита Хрущов відвідав півострів, виснажені поселенці оточили його машину й зажадали допомоги. З Криму він поїхав прямо до Києва, щоб почати переговори про передачу півострова Україні, вважаючи, що республіка в змозі допомогти економічно депресивному регіону, а її фахівці в галузі сільського господарства знають, як упоратися з посухою та виростити зерно в степових умовах. Протеже Хрущова в Києві підтримали його, як і його колеги в Москві. До лютого 1954 року Верховні Ради України, Росії та СРСР затвердили угоду.
Крим став частиною України. Це було перше й останнє розширення території республіки, що було здійснене не з етнічних, а з географічних та економічних міркувань. З 1,2 мільйона мешканців Криму росіяни становили 71%, а українці — 22%. Півострів виграв від нової угоди та від експертизи й капіталовкладень, наданих урядом України. Між 1953 і 1956 роками виробництво кримських вин подвоїлося, а виробництво електрики зросло майже на 60%. Але головний поштовх для розвитку кримської економіки відбувся в наступному десятилітті після спорудження Північно-Кримського каналу, перший етап будівництва якого був завершений 1963 року. Оскільки будівництво тривало й в наступні роки, канал зробив можливим постачання 30% всієї дніпровської води на півострів і зрошення більш ніж 6 тисяч кв. км його сільськогосподарських угідь. Також через нього постачалися водою міста Феодосія, Керч та Судак. Звичайно, Хрущову йшлося про суто адміністративні зміни, але кримці без проблем знайшли своє місце в багато-культурній Україні. У грудні 1991 року більшість виборців Криму підтримала незалежність.
Таємна промова Микити Хрущова на XX з’їзді партії, що відбувся в лютому 1956 року, відкрила нову еру в історії Радянського Союзу та його республік. Новий лідер звинуватив Йосипа Сталіна в порушенні принципів соціалістичної законності та проведенні кривавих чисток партійних лав. Він не згадав про переслідування мільйонів людей, які не належали до партії, Великий голод 1932 і 1933 років, а також депортації цілих народів. Але процес десталінізації, запущений промовою Хрущова, змінив радянське суспільство. Багато колишніх керівників України, у тому числі Станіслав Косіор, Влас Чубар та Микола Скрипник, були політично реабілітовані. Український КДБ (Комітет державної безпеки — так стала називатися сталінська таємна поліція після смерті диктатора) і прокуратура республіки переглянули близько 1 мільйона справ жертв політичного терору, реабілітувавши майже 300 тисяч осіб. Вироки та покарання залишалися чинними для тих, хто був звинувачений в українському націоналізмі, беручи участь у націоналістичному підпіллі або співпрацюючи з німцями. Проте десятки тисяч учасників українського націоналістичного підпілля були звільнені з ГУЛАГу, як і єпископи та священики Української католицької церкви, яким вдалося вижити. КДБ поставив більшість цих людей під негласний нагляд після звільнення.
Хрущов був по-своєму віруючим. Він вірив у комунізм як найвищий суспільний лад. На початку 1960-х років він публічно заявив країні та всьому світу, що в наступні 20 років буде закладено основи для створення комуністичного суспільства. У марксистсько-ленінській термінології того часу це означало здатність виробляти велику кількість товарів народного споживання, які були в дефіциті в СРСР. Хрущов також прийняв нову партійну програму комуністичного будівництва. Просування нової світської релігії, тепер із твердою датою появи комуністичного раю, ішло пліч-о-пліч із боротьбою проти традиційної релігії. Повернувшись до повоєнної сталінської політики, Хрущов розв’язав репресії проти релігійних конфесій, обіцяючи, що релігія зникне до приходу комунізму, а останнього віруючого покажуть по телебаченню в не надто віддаленому майбутньому. Тисячі православних церков, мечетей, синагог і молитовних будинків були закриті в рамках цього повернення до антирелігійної кампанії 1920—1930-х років. В Україні між 1960 та 1965 роками кількість православних церков зменшилася майже наполовину — з 8207 до 4565. Особливо тяжко постраждали регіони Східної і Центральної України: у Галичині влада поводилася обережно й не закривала забагато церков, щоб не штовхати новонавернених насильницькими засобами православних до лав підпільної Української греко-католицької церкви.
Хоча багатьом було ясно, що розрекламований прихід комунізму — не більше ніж прийом пропаганди. Завершення сталінського терору, звільнення деяких категорій політичних в’язнів та публікація творів, що викривали злочини сталінського режиму (у тому числі творів Олександра Солженіцина, в’язня ГУЛАГу в 1945—1953 роках) створили атмосферу відносної свободи, відому під назвою «хрущовська відлига». В Україні вона була відзначена поверненням до суспільного життя письменників та митців, чиї твори були заборонені в часи пізнього сталінізму. Серед них був найвідоміший український кінорежисер Олександр Довженко, який зміг залишити московське заслання і продовжити роботу на батьківщині. Знову повернулися до активної творчості поети Максим Рильський та Володимир Сосюра, яких цькували в 1940—1950-х роках. Вони допомогли виростити нове покоління українських поетів — «покоління шістдесятників». Микола Вінграновський, Іван Драч, Віталій Коротич, Ліна Костенко, Василь Стус стали провідними фігурами нової української літератури, що підривала засади насаджуваного владою «соцреалізму».
Нова партійна лінія подавалася стурбованим кадрам як повернення до «ленінських норм», що означало, крім усього іншого, кінець масових чисток партійного апарату й певну децентралізацію влади. Обидві зміни розширяли можливості регіональних та республіканських еліт, і українські кадри були раді скористатися цими можливостями. Зі створенням регіональних Раднаргоспів, яким доручався економічний розвиток областей (ще одне повернення до політики 1920-х років), українське керівництво отримало під свій контроль понад 90% підприємств, розташованих на території республіки, та всю сільськогосподарську галузь. Нові партійні керівники були значно незалежнішими від центру, ніж їхні попередники. З початку 1950-х років місцеві чиновники управляли Україною практично без припливу будь-яких партійних і державних кадрів з Росії або інших радянських республік. Місцеві кадри були організовані в васальні мережі, де посада окремого партійного керівника-васала залежала від його (жінок у партійному апараті було дуже мало) особистої відданості своєму начальнику-сюзерену. Українська партійна мережа розширилася аж до Кремля, стаючи дедалі стабільнішою і більш автономною, ніж решта республіканських мереж у Союзі.
Хрущовські реформи сприяли вражаючому розвитку радянської промисловості та зростанню урбанізації. Його програма будівництва дешевих п’ятиповерхових житлових будинків, що стали відомі як «хрущовки», дозволила сотням тисяч громадян переселитися з тимчасових помешкань та тісних комунальних квартир до окремих квартир з теплопостачанням, водогоном і туалетом. Незважаючи на те що більшість державних ресурсів у хрущовські роки пішли на розвиток цілини Казахстану і природних ресурсів Сибіру, Україна стала одним із головних бенефіціарів (і жертв) нового промислового зростання.
У 1950—1960-ті роки на Дніпрі було споруджено три нові гідроелектростанції, що створили гігантські штучні озера, затопивши сільськогосподарські угіддя та прилеглі шахти й назавжди змінивши екологію регіону. Будівництво хімічних комплексів, призначених для виробництва пестицидів для сільського господарства й товарів народного споживання для населення, підвищило економічний потенціал республіки, але разом із тим збільшило навантаження на її екологію. Україна також була включена в атомні та космічні проекти, що стали продуктами гонки озброєнь, яка супроводжувала більшу частину «холодної війни». У містечку Жовті Води, неподалік від місця першого бою між Богданом Хмельницьким і польською королівською армією 1648 року, відкрили та почали видобувати уран. У сусідньому Дніпропетровську було збудовано найбільші в Європі потужності з виробництва ракет. Внесок України в радянський прорив у космос був величезним. Був певний символізм у тому, що українець став першим неросіянином, запущеним у космос радянською ракетою. Павло Попович, уродженець Київщини, здійснив свій перший політ у космос 1962 року. Його другий політ відбудеться 1974-го.
Як і слід було очікувати, зростання радянської космічної програми та військово-промислового комплексу мало вплинуло на добробут населення, яке на початку 1960-х років знову опинилося на межі голоду. Безпосередньою причиною браку продовольства були посухи, що вразили сільське господарство. Але цього разу замість експорту зерна, як це було під час голодів 1932—1933 та 1946—1947 років, уряд вирішив закуповувати зерно за кордоном. Це було помітне відхилення від сталінських часів. Хрущов намагався поліпшити скрутне становище селян і продуктивність колгоспів за рахунок значного підвищення закупівельних цін на сільськогосподарську продукцію (ціна на зерно збільшилася в 7 разів). Він також зменшив особисті земельні ділянки колгоспників наполовину, вважаючи, що це звільнить їх від додаткових зусиль на домашньому господарстві й залишить більше часу та енергії для роботи в колгоспах.
Але політика Хрущова, продиктована добрими намірами, не дала тих результатів, на які він сподівався. Він продовжував диктувати, що і як повинні вирощувати колгоспи, пропагуючи збільшення виробництва кукурудзи, що не росла й не могла рости в місцях, визначених партійними апаратниками з Москви. Його спроба дати селянам більше часу для відпочинку підірвала виробництво сільськогосподарської продукції на особистих ділянках. У період з 1958 до 1962 року кількість свійських тварин в індивідуальній власності скоротилася більш ніж удвічі, з 22 мільйонів до 10 мільйонів голів. Реформи, які повинні були підвищити продуктивність і поліпшити рівень життя в селі, призвели до подорожчання продуктів у містах, де ціни на вершкове масло зросли на 50%, а на м’ясо на 25%. Багато жителів міста згадували 1950-ті роки як втрачений рай. Селяни вважали кращими 1960-ті роки.
