Åklagare Fatou Bensouda, som har granskat utvecklingen i östra Ukraina sedan 2014 på en begäran från Kiev, säger att det finns "skälig grund för att tro att krigsbrott och brott mot mänskligheten har skett".
Ryssland gick in på Krimhalvön i mars 2014, och strider utbröt snart därefter i östra Ukraina mellan proryska grupper uppbackade av rysk militär och Ukrainas militär.
Bensouda var inte mer specifik i eventuella anklagelser, hon undvek att namnge misstänkta eller peka på någon av parterna i konflikten.
Ryssland är inte medlem i den internationella domstolen med säte i Haag.
Det är upp till ICC:s domare att besluta om en utredning. Bensouda avslutar sitt mandat i juni.
Ukrainas utrikesminister karakteriserade beslutet som historiskt.