"Presidenten fick ett varmt mottagande och mötet varade i strax under en timme", skriver Buckingham Palace i ett uttalande, enligt Sky News.
Lokalbor hade samlats utanför godset med ukrainska flaggor för att visa sitt stöd till Ukraina och Zelenskyj.
Mötet ägde rum efter att den ukrainske presidenten deltagit på ett toppmöte i London med 18 andra ledare.
Bilder visade hur Charles i grå dubbelknäppt kostym tog emot Zelenskyj, iförd svarta byxor och svart rundhalsad tröja, utanför huset. De skakade hand och sågs även posera för kamerorna inne på godset.
Zelenskyj flög fram och tillbaka till Sandringham, 17 mil norr om London, i militärhelikopter.
När den brittiske premiärministern Keir Starmer besökte Vita huset tidigare i veckan överlämnades en inbjudan att besöka Charles även till USA:s president Donald Trump.
