Благодаря помощи русского войска Василий (Константин играл второстепенную роль) 13 апреля 989 г. разгромил силы Фоки. Добившись победы, Насилий, тем не менее, не торопился с отправкой сестры на Русь и киевский князь имел все основания считать себя обманутым. Однако Василий не учел того, что Владимир может нанести ему ощутимый удар в Крыму, где силы ослабленной гражданской войной империи были незначительны. Воспользовавшись этим обстоятельством, к лету 989 г., миновав по большой воде днепровские пороги, Владимир взял в осаду богатый город Херсонес, на Руси называемый Корсунем. Осажденный город сдался, а князь написал в Константинополь письмо, в котором потребовал Анну в обмен на Херсонес. В случае нарушения данного ему ранее обещания он грозил походом на столицу империи. Угроза возымела действие. Анне, которой Владимир представлялся страшным северным варваром, многоженцем и сластолюбцем, пришлось подчиниться воле братьев и уговорам патриарха. Она прибыла в Херсонес, где и обвенчалась с Владимиром, на ее глазах принявшим крещение и пообещавшим отослать из Киева всех своих прежних жен.
Брак великого князя, принявшего в честь шурина крестное имя Василий, с сестрой византийских императоров имел огромное политическое значение. Незадолго перед этим Иоанн Цимисхий, победитель Святослава и отчим Анны и ее братьев, под давлением немцев, занявших Южную Италию, отдал свою племянницу замуж за сына германского короля Оттона I, признав его императором Запада. Владимир, женившись на Анне, в глазах византийского общества приобретал таким образом ранг не ниже, чем монарх «Священной Римской империи германской нации».
С августейшей супругой, ценной церковной утварью, иконами, мощами святого Климента и множеством захваченных в Херсонесе богатств Владимир осенью 989 г. вернулся в Киев, где ему был устроен триумфальный прием. Первым делом Владимир приказал разрушить помпезное языческое капище перед княжеским дворцом. Идол Перуна, привязав к хвостам коней, протащили по Боричеву спуску на Подол и бросили в Днепр. Следующей акцией стало крещение киевлян, еще остававшихся верными язычеству, в основном простого люда. Началось насаждение христианства и в других городах Руси. В Новгороде, например, это происходило весьма болезненно, и Добрыня вынужден был применять силу.
Одновременно проводилась и начатая еще Ольгой административная реформа, сводившаяся к повсеместной замене старой племенной аристократии, глубоко связанной с местными святилищами и языческим жречеством, присылаемой из Киева христианской администрацией. В то же время знатную молодежь со всей Руси великий князь привлекал в Киев, где сыновья племенных князей и старейшин приобщались к христианской культуре, осваивали азы православной образованности, пополняя ряды дружинников и служилого люда. Заботясь о распространении образования на Руси, Владимир основал в столице первую школу для детей знати.
Вскоре после крещения на Руси был введен новый свод законов устного обычного права, дополнив предыдущий кодекс «Закон русский», послуживший основой знаменитой «Русской Правды». На некоторое время Владимир, следуя евангельским заповедям, даже отказался от применения смертной казни (почти на тысячу лет опередив Западную Европу), однако епископы убедили князя в преждевременности этого акта, и высшая мера наказания была восстановлена.
Крестившись, сам князь духовно преобразился. Из женолюбца и завоевателя он превратился в благочестивого отца огромного семейства и мудрого, по-отечески заботящегося о благе страны и подданных правителя.
В тот период Руси более всего досаждали печенеги, кочевавшие в степях Причерноморья. От открытого боя они обычно уклонялись, доставляя немало хлопот своими внезапными набегами. По указу Владимира южнее Киева развернулось сооружение оборонительных линий, известных как Змиевы валы. В ключевых точках были заложены города-крепости, которые заселялись служилыми людьми со всей Руси. Таким образом агрессии кочевников был поставлен надежный заслон. При Ярославе Мудром система обороны по рекам Рось и Стугна была завершена.