Ukrainske myndigheter hevdet at skipet var sunket i Svartehavet, mens Russland avviste dette.
Ukraina hevder det russiske flaggskipet ble truffet av to ukrainske missiler onsdag kveld, men dette benektes av ledelsen i Kreml.
– Under tauing av «Moskva» til havn, mistet skipet stabiliteten på grunn av skader på skroget det fikk under brannen fra detonasjonen av ammunisjonen. Skipet sank i stormfull sjø, heter det i en melding gjengitt av det statlige russiske nyhetsbyrået Ria Novosti.
Mannskap på rundt 500 personer var da allerede evakuert, ifølge det russiske forsvarsdepartementet.
USA: Kommer til å ha effekt på Russlands evner
Det amerikanske forsvarsdepartementet (Pentagon) har ikke bekreftet at «Moskva» ble truffet av ukrainske missiler.
En talsmann sier at det uansett er et stort tap for Russland.
– Dette er et stort slag for Russlands marinestyrke i Svartehavet, sa John Kirby, talsmann for Pentagon til CNN torsdag kveld.
– Skipet er en sentral del av Russlands innsats for å få marinedominans i Svartehavet. Dette kommer til å få en effekt på deres evner, hevdet han.
Truffet av to missiler
Det var guvernøren i Odesa-regionen som først opplyste at «Moskva» ble truffet av to ukrainske missiler sent onsdag kveld, skriver The Guardian.
– Neptun-missiler som vokter over Svartehavet, forårsaket store skader på det russiske skipet. Lenge leve Ukraina, skrev Odesa-guvernør Maksym Martsjenko på meldingstjenesten Telegram.
Sørkommandoen til det ukrainske militæret opplyste torsdag formiddag at deres styrker avfyrte Neptun-missiler mot det russiske krigsskipet, og at det forårsaket store skader.
Russiske redningsfartøy skal ha hatt vanskeligheter med å komme til unnsetning på grunn av en kraftig brann og ammunisjon som eksploderte om bord og dårlige værforhold, opplyser militærkommandoen på sin Facebook-side.
«Moskva» befant seg da mellom 60 og 65 nautiske mil sør for den ukrainske havnebyen Odesa, ifølge det amerikanske forsvarsdepartementet.
All mannskap ble evakuert
Russiske myndigheter bekreftet tidlig at noe var hendt, men hevdet at årsaken var ukjent.
– Ammunisjonslagre om bord på det kjente krigsskipet «Moskva» har detonert som følge av en brann, het det i en uttalelse fra det russiske forsvarsdepartementet til det russiske nyhetsbyrået Interfax natt til torsdag.
Forsvarsdepartementet bekreftet at skipet hadde fått store skader. Mannskapet som var om bord ble evakuert til andre militærskip i Svartehavet, ifølge uttalelsen som Reuters gjengav.
Torsdag formiddag kom departementet med en oppdatering om at det ikke lenger var åpne flammer på skipet og at eksplosjonene i ammunisjonslagrene var over.
Departementet hevdet også at hovedvåpensystemene var intakte og at skipet var flytende og ville bli tauet til land.
Videre het det at undersøkelser var i gang med å fastslå hvorfor brannen brøt ut.
«Moskva» er det andre større krigsskipet som ukrainske styrker eventuelt har ødelagt.
Det ukrainske militæret hevdet i slutten av mars at de hadde truffet landgangsfartøyet «Orsk», som befant seg i Azovhavet.
Beskrives som flaggskipet
«Moskva» er en missilkrysser og beskrives som flaggskipet i den russiske Svartehavsflåten.
Skipet ble tatt i bruk av den sovjetiske marinen i 1983, da under navnet «Slava» som betyr «ære». Det ble omdøpt til «Moskva» i 1995, etter at Sovjetunionen var oppløst.
Missilkrysseren har ulike angrepssystemer for mål på land og i vann så vel som luftforsvar- og nærforsvarssystemer.
Den er blant annet utstyrt med 16 mellomdistanse kryssermissiler, som har en rekkevidde på minst 700 km, samt et større arsenal av ubåtminer, torpedoer og kanoner, ifølge nyhetsbyrået Reuters. Det har også et helikopterdekk.
Normalt har skipet et mannskap på 510 personer.
«Moskva» ble bygget av Verft 61 i Mykolajiv, som ligger sør i Ukraina. Krigsskipet har sin base i Sevastopol, havnebyen på Krim-halvøya som Russland annekterte i 2014.
Ifølge militære eksperter er missilkrysserens hovedoppgave å beskytte andre skip i Svartehavsflåten, blant annet gjennom sitt tretrinns luftforsvarssystem.
«Moskva» hadde en nøkkelrolle under den russiske krigføringen i Syria i 2015, hvor det sørget for dekning for russiske tropper. Det deltok også under den russiske annekteringen av Krim i 2014 og i angrepet på nabolandet Georgia i 2008.
Skipet brukes også til prestisjeoppdrag.
Under møtet mellom Sovjetunionens leder Mikhail Gorbatsjov og USAs president George H.W. Bush om bord på det russiske cruiseskipet SS «Maxim Gorky» utenfor Malta i 1989, var «Slava» ett av krigsskipene som sørget for sikkerheten.
Den russiske presidenten Vladimir Putin liker å vise frem missilkrysseren til andre statsledere.
Den russiske marinen har to andre skip av samme type som «Moskva», som tilhører Stillehavsflåten og Nordflåten.
Ba skipet «dra til helvete»
«Moskva» ble mye omtalt da det i februar ba ukrainske styrker som forsvarte Slangeøya i Svartehavet om å overgi seg.
– Dette er et russisk krigsskip. Jeg foreslår at dere legger ned våpnene og overgir dere for å unngå blodsutgytelse og unødvendige ofre. I motsatt fall vil dere bli bombet, lød ordren fra den russiske kommandøren.
Den ukrainske soldaten Roman Gribov hadde følgende svar:
– Til det russiske marinefartøyet: Dra til helvete, sa Gribov og viste fingeren til hilsen.
Opptaket av hendelsen gikk verden rundt og utsagnet ble raskt et symbol på den ukrainske forsvarsviljen. Gateskilt i områder der russiske styrker angriper har fått påskriften «Til helvete» og fingeren er trykket på T-skjorter og plakater.
For to dager siden kom et frimerke med motiv av Gribov og krigsskipet.
Av de 13 soldatene på Slangeøya ble noen drept, andre tatt til fange da russerne angrep 24. februar. De som ble tatt i live ble senere byttet mot russiske krigsfanger.
Gribov, som var en av dem som ble utvekslet, har siden mottatt en militær utmerkelse.
USA gir nye 800 millioner dollar til Ukraina
USAs president Joe Biden kunngjorde onsdag at de gir Ukraina ytterligere 800 millioner dollar i militærhjelp, melder Reuters.
Det inkluderer blant annet helikoptre, pansrede kjøretøy, «kamikaze-droner» og artillerikanoner med lang rekkevidde.
– Vi kan ikke hvile nå. Jeg har forsikret president Zelenskyj at det amerikanske folket vil fortsette å stå sammen med folket i Ukraina og deres kamp for frihet, skrev president Biden.
Ukrainas president Volodymyr Zelenskyj uttrykte i sin kveldstale takknemlighet til president Biden, etter lovnaden om mer militært utstyr.
Han sa også at dersom Russland ikke klarer å jobbe mot en fredsavtale bør de ut av det internasjonale samfunnet for alltid, skriver BBC.
Følg utviklingen i NRKs Nyhetssenter: