16 грудня 1991 року Україна однією з перших визнала незалежність Республіки Казахстан. Казахстан визнав Україну суверенною незалежною державою 23 грудня того ж року. 

Уже в січні 1992 р. Міністерство закордонних справ України направило на адресу Міністерства закордонних справ Республіки Казахстан ноту з пропозицією про встановлення дипломатичних відносин. Нотою у відповідь від 23 липня 1992 р. МЗС Казахстану запропонувало цю ноту, а також ноту МЗС України від 4.01.1992 р. вважати Угодою про встановлення дипломатичних відносин між нашими державами. 

Практично одразу розпочалися переговори про взаємне відкриття дипломатичних представництв. Посольство України в Республіці Казахстан було відкрито в Алмати в травні 1994 року, а в грудні 1994 року в Києві почало роботу Посольство Республіки Казахстан. 

Першим Послом України в Республіці Казахстан був Віктор Васильович Богатир (27.06.1936 - 15.07.2014), який вручив вірчі грамоти Президенту Н.Назарбаєву 26 травня 1994 року. Посольство України розташовувалося тоді в м. Алмати. 

Церемонія урочистого відкриття Посольства в м.Алмати відбулася в рамках офіційного візиту Глави Української держави до Казахстану у вересні 1995 р. за участю президентів України Л.Кучми та Казахстану Н.Назарбаєва у присутності членів обох офіційних делегацій. 

У 1997 р. Президент Н.Назарбаєв підписав Указ про перенесення столиці Казахстану до м.Астана. Урядові установи, в тому числі і МЗС, переїхали до нової столиці. 

Із січня 2000 р. по березень 2001 р. Послом України в РК був Євген Григорович Карташов. 

У старому ж приміщенні Посольства було відкрито Генеральне консульство України в Алмати. Першим Генеральним консулом був Олег Сергійович Бай. З 1 листопада 2014 р. Генеральне консульство України припинило свою роботу. 

Церемонія офіційного відкриття Посольства України в Астані відбулася 22 січня2015 р. з участю Прем’єр-Міністра Казахстану К.Токаєва та Міністра закордонних справ Є.Ідрісова. 

У березні 2015 р. нове приміщення Посольства відвідав Президент Н.Назарбаєв. 

До кінця 2018 р. Посольство України містилося в історичній будівлі Астани, відомій корінним акмолинцям як будинок одного з найбагатших людей міста купця Кубріна. 

Наразі Посольство України знаходиться у новому, престижному районі на лівому березі м. Астана. 

З вересня 2001 р. по серпень 2005 р. Послом України в Казахстані був Василь Григорович Цибенко. 

З травня 2006 р. по липень 2010 р. інтереси України в Республіці Казахстан представляв Микола Федосович Селівон. 

Із серпня 2010 р. по вересень 2013 р. посаду Посла України в Республіці Казахстан обіймав Олег Олексійович Дьомін. 

З травня 2018 р. до лютого 2020 р. Послом України в Республіці Казахстан був Іван Дмитрович Кулеба. 

З жовтня 2020 р. по жовтень 2022 р. інтереси України в Республіці Казахстан представляв Петро Юрійович Врублевський.