Washington och Bryssel anser att valen i utbrytarrepublikerna Donetsk och Lugansk bara spär på konflikten som krävt mer än 10 000 liv sedan 2014.
EU:s utrikeschef Federica Mogherini säger att valen är "olagliga och ogiltiga" medan Kurt Volker, USA:s speciella sändebud till Ukraina, kallar dem "ett hån".
– Det är något vi uppmanar Ryssland att sätta stopp för och inte gå vidare med.
Ryssland å sin sida säger att valen är nödvändiga för att fylla tomrummet efter den proryske Aleksandr Zachartjenko som dödades i en explosion i augusti.
Bedömare säger att valen är ett sätt för Ryssland att stärka greppet om runt tre procent av ukrainskt territorium. Båda de förväntade vinnarna i Dontesk och Lugansk har lovat att stärka banden till Moskva.
Utrikes
11.11.2018
Ukrainska separatister går till val – konflikten har krävt 10 000 liv
Vallokalerna har öppnat i rebellhållna delar av östra Ukraina där separatister med stöd från Kreml väljer nya ledare.