Savchenko começou a cantar uma música tradicional, cobrindo a voz do juiz enquanto ele lia a sentença.
A piloto de helicóptero é acusada de ter informado o Exército ucraniano, em 17 de junho de 2014, sobre o local onde estavam os jornalistas da televisão pública russa Igor Korneliuk e Anton Voloshin. Ambos foram mortos por um tiro de morteiro no leste separatista da Ucrânia.
Savchenko, de 36 anos, nega as acusações. Ela afirma que foi capturada pelos rebeldes pró-russos e levada para a Rússia antes que os dois jornalistas morressem.
"A sentença definitiva fica estabelecida em 22 anos de privação de liberdade", disse o juiz do tribunal da pequena cidade russa de Donetsk, perto da fronteira com a Ucrânia.
Uma vez conhecida a sentença, o presidente ucraniano, Petro Poroshenko, propôs trocar dois soldados russos, capturados no leste separatista da Ucrânia, pela piloto Savchenko.
O presidente russo, Vladimir "Putin, disse que, após esta sentença, devolveria Nadia Savchenko à Ucrânia", indicou Poroshenko em um comunicado.
"Chegou o momento de cumprir a promessa. Eu, por outro lado, estou disposto a entregar à Rússia dois soldados russos detidos em nosso território e envolvidos na agressão contra a Ucrânia", acrescentou.
"A Ucrânia nunca reconhecerá - insisto, nunca - nem esta farsa de julgamento, nem este suposto veredicto que reflete, por seu absurdo e por sua crueldade, o retorno da Justiça russa à época de Stalin", frisou o chefe de Estado ucraniano.
O porta-voz do Departamento de Estado americano, John Kirby, classificou de "flagrante negação de justiça" a pena imposta à militar ucraniana.
Detida há 23 meses, Savchenko não hesitou em desafiar abertamente o poder russo durante sua detenção e seu julgamento, o que a fez ganhar grande popularidade na Ucrânia.
Eleita simbolicamente deputada durante sua detenção, fez uma greve de fome por mais de 80 dias, entre dezembro de 2014 e março de 2015.
O governo de Kiev e os países ocidentais denunciam que o julgamento de Savchenko é político e consideram a piloto uma vítima das operações russas na Ucrânia.
Criticada por seu apoio militar à rebelião separatista do leste ucraniano, a Rússia nega as acusações.
Poroshenko já havia prometido fazer "todo o possível" para levar Nadia Savchenko de volta ao país.
A Ucrânia propôs que o Ocidente sancione 40 pessoas "diretamente envolvidas" no processo Savchenko e espera - ao mesmo tempo - que este caso seja tratado na próxima visita a Moscou do secretário de Estado americano, John Kerry, e do ministro alemão das Relações Exteriores, Frank-Walter Steinmeier.
Na segunda-feira, a mulher de Poroshenko fez um apelo à primeira-dama dos Estados Unidos, Michelle Obama, para que se some à campanha internacional em favor de Savchenko.
No início de março, a chefe da diplomacia da União Europeia (UE), Federica Mogherini, já havia pedido às autoridades russas que libertassem a piloto "imediatamente e sem condições".