После распада Советского Союза побратимские связи между городами Украины и Туркменистана начали устанавливаться лишь в первые годы нынешнего столетия. В частности в 2001 году было подписано соглашение о сотрудничестве между столицей Украины городом Киев и столицей Туркменистана – Ашхабадом.

Такие города, как черноморский Ильичевск и каспийский Туркменбаши подписали соглашение о торгово-экономическом, научно-техническом и гуманитарном сотрудничестве.

Также имеются двусторонние договоренности о сотрудничестве в торгово-экономической, научно-технической и гуманитарной сферах между Одесской областной государственной администрацией и Хякимликом Ахалского велаята.

 С 2005 года действует Соглашение между Донецкой государственной областной администрацией Украины и Хякимликом Балканского велаята о торгово-экономическом, научно-техническое и гуманитарное сотрудничество.

С целью всесторонней активизации межрегионального украинско-туркменского сотрудничества на протяжении последних лет был осуществлен ряд мер, в частности организованы ознакомительные поездки хякимов (руководителей областей) всех пяти велаятов (областей) Туркменистана и г. Ашхабад в регионы Украины. Исходя со специфики экономического потенциала областей, а также имеющегося опыта сотрудничества с украинскими компаниями, было организовано посещение хякимами ряда областей:

- Донецкой – хякимами Лебапского и Дашогузского велаятов;

- Харьковской – хякимом Марыйского велаята;

- Одесской – хякимом Балканского велаята;

- г. Киева и Киевской области – хякимами г.Ашхабад и Ахалского велаята.

В каждом из упомянутых регионов Украины состоялись встречи с руководством областей, посещение украинских производственных объединений и компаний, которые действуют на туркменском рынке или имеют предложения относительно налаживания украинско-туркменского сотрудничества в разных отраслях, и встречи с их представителями.

 Итогом визитов хякимов в города Донецк и Харьков стало подписание Соглашений между Донецкой областной государственной администрацией Украины и Хякимликом Лебапского велаята Туркменистана, а также Харьковской областной государственной администрацией Украины и Хякимликом Марыйского велаята Туркменистана о торгово-экономическом, научно-техническом и культурном сотрудничестве.

Также в рамках Государственного визита в Туркменистан Президента Украины (12-14 февраля 2013 г.) были подписаны Соглашения о торгово-экономическом, научно-техническом и культурном сотрудничестве между Киевской областной государственной администрацией Украины и Хякимликом Ахалского велаята Туркменистана, Одесской областной государственной администрацией Украины и  Хякимликом Балканского велаята Туркменистана

Двустороннее сотрудничество на региональному уровне осуществляется преимущественно в сфере агропромышленного комплекса и легкой промышленности. Вместе с тем, на протяжении последних лет активизируется сотрудничество в культурно-гуманитарной сфере, в частности, в области образования.