Rusland skal øjeblikkeligt løslade 24 ukrainske sømænd, som har været tilbageholdt siden november 2018.
Det har et FN-tribunal med ansvar for maritime anliggender lørdag afgjort.
Ud over sømændene skal Rusland også frigive tre ukrainske fartøjer.
Sømændene og skibene har været tilbageholdt af Rusland efter en konfrontation i Kertj-strædet i slutningen af november sidste år. Her åbnede russiske skibe ild mod de tre ukrainske skibe, der forsøgte at krydse strædet.
Kertj-strædet ligger ved Krim-halvøen, som Rusland i 2014 annekterede. Strædet forbinder Sortehavet med Det Azovske Hav.
Konfrontationen i Kertj-strædet markerede en kulmination på spændingerne mellem Ukraine og Rusland efter russernes annektering af Krim-halvøen.
Annekteringen og senere konfrontationen i november fik blandt andet EU til at indføre nye sanktioner mod Rusland.
- Det er et markant signal, at vi igen bliver enige. Det troede jeg ellers ville være utroligt vanskeligt. Det er en måde at prøve at forebygge en yderligere eskalering i den forkerte retning, sagde den danske udenrigsminister, Anders Samuelsen, i februar efter at EU's udenrigsministre blev enige om sanktioner.
Rusland har før afvist krav fra Tysklands forbundskansler, Angela Merkel, og Frankrigs præsident, Emmanuel Macron, om at løslade sømændene.
Rusland mener, at ukrainerne ulovligt sejlede ind i russisk territorialt farvand.
Lørdagens FN-afgørelse betyder, at Rusland skal frigive de ukrainske skibe og lade sømændene tage tilbage til Ukraine.
Tribunalet anser det dog "ikke for nødvendigt at kræve, at Rusland indstiller retsforfølgelsen af de 24 ukrainere", understreger tribunalets formand.
De risikerer op til seks års fængsel, skriver nyhedsbureauet AFP.
Sagen i tribunalet var rejst af Ukraine. Rusland var hverken til stede ved sagens høring eller i forbindelse med lørdagens afgørelse.
/ritzau/AP
/ritzau/AP