Två bostadshus har förstörts och omkring 20 personer har skadats i attacken.
Även huvudstaden Kiev attackerades under natten, enligt stadens militärledning. Två personer skadades i samband med att en nedskjuten drönare störtade över ett bostadshus som fattade eld.
Charkiv, som ligger omkring tre mil från den ryska gränsen, har liksom Kiev utsatts för återkommande ryska luftangrepp under det fullskaliga ryska anfallskriget.
Tidigare under måndagen skadades minst sex personer i centrala delar av Charkiv när Derzhprom, ett kulturminnesmärkt modernistiskt kontorskomplex från sovjettiden, träffades i en rysk attack.