Han sade att arméenheter ska skydda städerna Mariupol, Berdyansk, Charkov och norra delarna av Luhansk-regionen, enligt BBC:s nätutgåva.
Han meddelade detta efter ett möte med säkerhetsrådet som hölls i spåren av valen i Luhansk och Donetsk i helgen.
Presidenten sade att han fortsatt strävar efter att efterleva fredsprocessen i det avtal om eld upphör som slöts den 5 september, men som till viss del brutits av båda parter.
Petro Porosjenko sade också att regeringen efter de lokala valen överväger att överge den lag som skulle ge speciell status till Luhansk och Donetsk.
Natos generalsekreterare Jens Stoltenberg sade på tisdagen att de har sett ryska trupprörelser närmare Ukrainas gräns och att Ryssland fortsätter att stötta separatister genom att utbilda dem och förse dem med utrustning.
"Vi har haft så kallade val av beväpnade separatister i östra delarna av Ukraina. Valen går emot uppgörelsen i Minsk och Natos allierade kommer inte att erkänna dessa så kallade val", sade han.
Stoltenberg uppmanade också Ryssland att vidta genuina ansträngningar för mot en fredlig lösning.
