"Ryssland gick till attack mot ett vanligt civilt fartyg i Svarta havet precis efter att det hade lämnat ukrainskt territorium", skriver presidenten i ett inlägg på X.
Inga människor ska ha blivit skadade i attacken, enligt Zelenskyj.
Svarta havet är en viktig handelsled för Ukraina, en av världens största exportörer av jordbruksprodukter. I fjol lämnade Ryssland en överenskommelse som FN förhandlat fram om att garantera fri lejd för Ukrainas transporter via Svarta havet.
Den ukrainska regeringen har ändå fortsatt med transittrafiken, genom bulgariskt och rumänskt vatten. Över 5 000 fartyg har sedan dess seglat genom passagen.