The strike comes after US Donald Trump said he would ramp up arms deliveries to Ukraine and accused his Russian counterpart Vladimir Putin of talking "bullshit" on Ukraine.
AFP journalists in Kyiv heard explosions ringing out and drones buzzing over the capital during the barrage after air raid sirens sounded.
The latest strike, which regional officials said killed one civilian in the Khmelnytsky region, beat a previous Russian record of 550 drones and missiles set last week.
The air force said Russia attacked with 728 drones and 13 missiles, adding that its air defence systems intercepted 711 drones and destroyed seven missiles.
"This is a telling attack -- and it comes precisely at a time when so many efforts have been made to achieve peace, to establish a ceasefire, and yet only Russia continues to rebuff them all," President Volodymyr Zelensky wrote on social media.
Zelensky, who arrived in Rome for meetings with the pope and president, called for allies to step up sanctions on Russia, particularly targeting its energy sector -- an important revenue stream for the Russian war chest.
Russia advances on front
"Our partners know how to apply pressure in a way that will force Russia to think about ending the war, not launching new strikes," Zelensky added.
Kyiv has repeatedly accused China of supplying parts and technologies central to the Russian drone and missile program, and urged the West to step up secondary penalties.
On Wednesday, Kyiv's security services announced it had detained two Chinese nationals accused of attempting to smuggle missile technology out of the war-torn country.
Igor Polishchuk, the mayor of the western city of Lutsk whose surrounding region borders Poland, said fires had broken out at an "enterprise," but that no one had been reported killed or wounded.
The Russian defence ministry said its "long-range" and "precision" strike had targeted military airfield infrastructure claiming that "all designated targets were destroyed." There was no response to that claim in Kyiv.
Russia's latest record barrage comes just after the United States U-turned on an announcement that it would reduce some weapons supplies to Ukraine.
"It is quite telling that Russia carried out this attack just as the United States publicly announced that it would supply us with weapons," the Ukrainian president's chief of staff, Andriy Yermak, wrote on social media.
A representative of Ukraine's air force said new Ukrainian drones had played an important role in thwarting the Russian attack. Another official said most of the drones launched were decoys.
The Kremlin meanwhile said Wednesday it was unfazed about Trump's comments about Putin.
"Let's just say that Trump in general has quite a harsh rhetorical style in terms of the phrases he uses," Kremlin spokesman Dmitry Peskov said.
Two rounds of direct talks between Russian and Ukrainian delegations since Trump returned to the White House have resulted in an increase in prisoner exchanges but no progress on securing a ceasefire, proposed by the United States and Ukraine.
Civilians burnt alive
The Kremlin has since said that for now it sees no diplomatic path out of the conflict, launched by Moscow in February 2022, and vowed to pursue its war aims -- effectively seeking to conquer Ukraine and remove its political leadership.
Ukraine has also sought to increase its own attacks on Russia, with Moscow's defence ministry saying Wednesday its air defence units had downed 86 unmanned aerial vehicles, mainly over western regions of the country.
The exchange of aerial broadsides come as Russian forces are slowly but steadily gaining ground at key sectors of the sprawling front line in eastern Ukraine.
The Russian defence ministry announced the capture of another village, Tolstoy, on Wednesday in the eastern Donetsk region, which the Kremlin has claimed as part of Russia since 2022, despite not fully controlling it.
Ukrainian prosecutors in the region said Russian drone and bombing attacks in two towns in Donetsk killed eight civilians on Wednesday.
Officials published images showing the charred remains of two people who burned to death in their car, which officials said was hit by a Russian drone.
A one-year-old boy was killed in a separate Russian attack in the village of Pravdyne in the southern Kherson region, local officials announced.
Par Stanislav Doshchitsyn
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Die stundenlangen Bombardierungen ließen die Ukrainer im ganzen Land in Schutzräume flüchten und erfolgten nach einem Telefonat zwischen Trump und dem russischen Präsidenten Wladimir Putin, das ohne einen Durchbruch endete.
Trump sagte auch, er habe in den Gesprächen mit Putin über die Beendigung der seit mehr als drei Jahren andauernden erbitterten Kämpfe keine Fortschritte erzielt, seit der Kreml seine Truppen in die benachbarte Ukraine beordert hat.
Zuvor hörten AFP-Journalisten in Kiew, wie Drohnen über der Hauptstadt schwirrten und die ganze Nacht hindurch Explosionen zu hören waren, als ukrainische Luftabwehrsysteme den Angriff abwehrten.
Der ukrainische Präsident Wolodymyr Zelenskij sprach ebenfalls mit Trump und erklärte, man habe sich darauf geeinigt, die Abwehrkräfte des Landes gegen Luftangriffe zu verstärken.
"Wir haben über die Möglichkeiten der Luftverteidigung gesprochen und vereinbart, dass wir zusammenarbeiten werden, um den Schutz unseres Luftraums zu verstärken", sagte Zelensky nach dem Gespräch in den sozialen Medien.
Tymur, ein Einwohner Kiews, der nach eigenen Angaben frühere russische Angriffe miterlebt hat, sagte der Nachrichtenagentur AFP, der Angriff in den frühen Morgenstunden des Freitags habe sich anders angefühlt als andere.
"So etwas wie dieser Angriff hat es noch nie gegeben. Es hat noch nie so viele Explosionen gegeben", sagte er.
Der Kreml erklärte am Freitag, es sei "vorzuziehen", die Ziele der Invasion mit politischen und diplomatischen Mitteln zu erreichen.
"Solange das aber nicht möglich ist, setzen wir die Spezialoperation fort", sagte Sprecher Dmitri Peskow in einem Briefing und bezog sich dabei auf die russische Invasion.
"Krieg und Terror"
Zelensky sagte, dass der Luftalarm im ganzen Land zu hören war, als das Telefonat zwischen Trump und Putin anlief.
"Wieder einmal zeigt Russland, dass es nicht die Absicht hat, den Krieg und den Terror zu beenden", sagte er in den sozialen Medien.
Er forderte insbesondere die Vereinigten Staaten auf, den Druck auf Moskau zu erhöhen, das mit der Einnahme eines Dorfes in der Region Donezk neue Gebietsgewinne an der Frontlinie verkündete.
Polen erklärte, das Botschaftsgebäude in Kiew sei bei dem Angriff beschädigt worden, die Mitarbeiter seien jedoch unverletzt geblieben.
Das deutsche Außenministerium erklärte unterdessen, der Zeitpunkt des Angriffs zeige, dass Moskau weiterhin "auf rohe Gewalt" setze.
"Die Ukraine braucht mehr, nicht weniger, um sich zu verteidigen", so das Ministerium in den sozialen Medien.
Berlin prüfe die Möglichkeit, weitere Patriot-Luftabwehrsysteme aus den Vereinigten Staaten für die Ukraine zu kaufen, sagte ein deutscher Regierungssprecher gegenüber Reportern.
In Kiew wurde nach den Angriffen, bei denen nach Angaben der Rettungsdienste mindestens 26 Menschen verletzt wurden, eine Person aus den Trümmern geborgen.
Das Sperrfeuer umfasste nach Angaben der Luftwaffe 539 Drohnen und 11 Raketen.
Ein Vertreter der ukrainischen Luftwaffe erklärte gegenüber ukrainischen Medien, es handele sich um den größten Angriff der russischen Invasion.
"Völlige Missachtung"
Die nächtlichen Angriffe Russlands sind in den letzten Wochen eskaliert.
Eine AFP-Zählung ergab, dass Moskau im Juni, als die direkten Friedensgespräche zwischen Kiew und Moskau ins Stocken zu geraten schienen, eine Rekordzahl von Drohnen und Raketen auf die Ukraine abfeuerte.
In Kiew sahen AFP-Journalisten Dutzende von Einwohnern der Hauptstadt, die in einer Metrostation Schutz suchten.
Yuliia Golovnina, die nach eigenen Angaben regelmäßig in der Metro Schutz sucht, beschrieb die Sorge, die mit dem Hören einer Explosion während eines Angriffs einhergeht.
"Wird es noch eine geben? Wird etwas auf dich einstürzen?", sagte die 47-Jährige.
"In diesen Sekunden hält man einfach den Atem an und wartet ab, was als Nächstes passiert", fügte sie hinzu.
In Kiew wuchs die Sorge, ob die USA ihre Militärhilfe fortsetzen würden, die für die Fähigkeit der Ukraine, Drohnen- und Raketenangriffe abzuwehren, von entscheidender Bedeutung ist.
Die USA kündigten diese Woche an, dass sie einige ihrer Hilfslieferungen reduzieren würden.
Die Präsidentin der Europäischen Kommission, Ursula von der Leyen, sagte, dies sei ein klares Signal, dass die Europäische Union mit ihren 27 Mitgliedstaaten "mehr tun" müsse.
Die Ukraine hat auch ihre Vergeltungsschläge in Russland ausgeweitet, wo in der Nacht eine Frau durch einen ukrainischen Drohnenangriff getötet wurde, wie der amtierende Gouverneur der Region Rostow mitteilte.
Die von den Vereinigten Staaten geleiteten Gespräche über einen Waffenstillstand sind ins Stocken geraten.
Die Delegationen beider Seiten trafen sich zuletzt vor mehr als einem Monat, als sie den Austausch von jeweils 1.000 Gefangenen vereinbarten.
Im Rahmen dieser Vereinbarung kündigte Russland am Freitag einen erneuten Austausch von Kriegsgefangenen mit der Ukraine an.
Von Victoria Lukovenko und Barbara Wojazer
