Flickan anklagas för att ha skickat narkotika till soldater som hon kontaktat på meddelandetjänsten Telegram.
Hon greps i staden Zjytomyr väster om Kiev och misstänks ha fått betalt av den ryska säkerhetstjänsten.
”Mottagarna visste inte att ampullerna innehåll en dödlig dos av metadon”, skriver polisen.
Två soldater ska ha dött. Polisen säger sig ha identifierat flera andra mottagare och förhindrat ytterligare fyra liknande giftmord.
Ukraina och Ryssland har flera gånger under kriget anklagat varandra för att rekrytera minderåriga för att utföra olika uppdrag, som sabotage och förgiftningar.