Enligt Kremls talesperson Dmitrij Peskov söker separatistledarna hjälp med att "stå emot" vad de kallar för "aggression från den ukrainska militären", rapporterar ryska medier enligt AFP.
Enligt Peskov beskriver de två ledarna en förvärrad situation där många tvingas lämna sina hem och evakueras till Ryssland.
Ukraina har tidigare nekat till all sådan aggression.
I måndags erkände Rysslands president Vladimir Putin de båda utbrytarområdenas självständighet och skrev sedan på vänskaps- och biståndsavtal med områdenas Kremltrogna ledare. I avtalen ingick militär hjälp och Putin har sagt att ryska styrkor ska beordras in i Ukraina.
I tisdags godkändes avtalen av det ryska parlamentet, som även formellt gav tillåtelse för den ryska militären att verka utanför landets gränser.
"Falsk flagg-operation"
USA kallar separatistledarnas vädjan för en falsk flagg-operation – alltså en förevändning för att inleda en rysk attack.
– Vi kommer fortsätta att peka ut det vi anser vara falsk flagg-operationer eller försök att sprida desinformation om vad som pågår på platsen, säger Vita husets pressekreterare Jen Psaki.
Ukrainas utrikesminister Dmytro Kuleba skriver på Twitter att landet har begärt ett extrainsatt möte i FN:s säkerhetsråd då separatisternas förfrågan om ryskt militärt stöd innebär en "upptrappning av säkerhetssituationen".
FN:s säkerhetsråd samlades tidigare i veckan på den franska presidenten Emmanuel Macrons begäran.
Cyberattack
Tidigare under onsdagskvällen godkände Ukrainas parlament ett förslag om att utlysa undantagstillstånd i skuggan av krisen, som ska gälla i hela landet utom i utbrytarområdena, från och med midnatt, natten till torsdag och 30 dagar framåt.
Det ger myndigheterna möjligheten att, bland annat, inskränka rörelsefriheten och demonstrationsrätten samt att blockera politiska partier och organisationer för att, enligt förslaget, skydda "den nationella säkerheten och den samhälleliga ordningen".
Parlamentet röstade även för att öka landets försvarsbudget med över motsvarande fem miljarder kronor, rapporterar den statliga ukrainska nyhetsbyrån Ukrinform.
Under onsdagseftermiddagen uppgav landets digitaliseringsminister Mychailo Fedorov att landet utsatts för en ny cyberattack.
En lång rad sajter ska ha drabbats i varierande grad av en överbelastningsattack – bland annat hemsidor tillhörande ukrainska banker, parlamentet och utrikesdepartementet – vid fyra-tiden på onsdagen.
En omfattande cyberattack mot liknande sajter rapporterades även förra veckan.
Evakuerar ambassad
Landets president Volodymyr Zelenskyj säger att Ukraina behöver omvärldens stöd.
– Ukraina behöver säkerhetsgarantier. Tydliga, detaljerade och omedelbara sådana, säger han och fortsätter:
– Jag anser att Ryssland måste vara ett av de länder som ger oss tydliga säkerhetsgarantier.
Ryssland började på onsdagen evakuera sina diplomater från Ukraina, vilket en talesperson för den ryska ambassaden i huvudstaden Kiev har bekräftat för AFP.
Ukraina uppmanar samtidigt de ukrainska medborgare som befinner sig i Ryssland, uppskattningsvis cirka tre miljoner personer, att lämna eftersom det blir svårt att ge konsulär hjälp om konflikten trappas upp ytterligare.
Landets militära reserver har satts i beredskap på uppdrag av presidenten. Totalt handlar det om över 200 000 personer i åldrarna 18–60 år.
– Vi måste snabbt stärka den ukrainska armén och andra militära enheter, säger president Volodymyr Zelenskyj enligt den statliga nyhetsbyrån Ukrinform.
Ett förslag om att medborgare ska ha rätt att bära vapen och ammunition för att försvara sig har godkänts av parlamentet.
