Traktaten, der formelt gør halvøen Krim til en del af Rusland, er nu underskrevet af den russiske præsident, Vladimir Putin.
Ruslands statschef underskrev aftalen sammen med formanden for det regionale parlament på Krim, Vladimir Konstantinov, og premierministeren for det lokale styre på den omstridte halvø, Sergej Aksjonov, ved en ceremoni i Moskva.
Også borgmesteren i den russiske sortehavsflådes hjemby på Krim Sevastopol, Aleksej Tjaljij, satte sin underskrift på traktaten, rapporterer nyhedsbureauet Itar-Tass.
Den fungerende ukrainske regering i Kijev har på det skarpeste fordømt Ruslands indblanding på Krim, og i en officiel erklæring tirsdag lyder det, at man aldrig vil anerkende, at Krim er blevet en del af Rusland, skriver nyhedsbureauet AFP.
I en tale til det russiske parlament inden traktatceremonien slog Putin fast, at Rusland skal bevare et nært og godt forhold til Ukraine.
- Forholdet til Ukraine og vort broderfolk i Ukraine har - uden overdrivelse - altid været, er og vil forblive afgørende vigtigt for os, sagde Putin, .
I de kommende dage vil det russiske parlament begynde at ratificere traktaten, der skal indlemme Krim-halvøen i den russiske føderation. Det oplyser underhusets næstformand Aleksandr Sjukov.
En lang række internationale toppolitikere har efter underskrivelsen af traktaten fordømt Ruslands annektering af Krim.
Den polske premierminister, Donald Tusk, og den amerikanske vicepræsident, Joe Biden, talte således med store bogstaver, da de tirsdag holdt et fælles pressemøde i Warszawa.
- Det er intet mindre end et jordtyveri, siger Joe Biden, der samtidig varsler flere sanktioner mod Rusland, hvis landet "fortsætter ned af samme vej".
- Ruslands annektering af Krim kan ikke blive accepteret af det internationale samfund, fastslår Donald Tusk.
I den britiske hovedstad London siger udenrigsminister William Hague, at Storbritannien suspenderer alt militært samarbejde med russerne.
- Det var beklageligt at høre præsident Putin i dag vælge isolationens vej, siger William Hague i en tale til det britiske underhus.
/ritzau/Reuters