Además del "no" de Moscú, el texto recibió 11 votos a favor y tres abstenciones, de China, Venezuela y Angola.
"Aunque estamos muy decepcionados por el resultado, podemos decir a las familias que ningún veto impedirá que este crimen sea investigado y perseguido".
Las conclusiones preliminares de la investigación no se conocerán hasta "principios de septiembre".
Por motivos de seguridad, los expertos y las pertenencias de las víctimas han sido enviados a Holanda.
El primer ministro holandés, Mark Rutte, explicó que continuar con la misión de repatriación vista la situación era "muy arriesgado y poco útil".
Los ministros de Exteriores de la UE han pedido que garanticen un acceso inmediato, seguro y sin restricciones al lugar para reanudar la investigación.
Nick Clegg, viceprimer ministro británico, se muestra partidario de este castigo como consecuencia del derribo del avión de Malaysian Airlines en Ucrania.
"Quizás recordándole que no puedes mantener el mismo estatus en el mundo si ignoras al resto del mundo, quizá tendrá algún efecto en su forma de pensar".
Ya habían anunciado sanciones tras el derribo del avión en Donetsk.
Hasta ahora, la lista negra la integraban 72 personas a las que se les ha prohibido viajar a la UE y cuyos activos en territorio comunitario han sido congelados.
Los países han señalado que están dispuestos a aplicar ese nuevo rango de sanciones económicas si Moscú no coopera con la investigación en Donetsk.
Piden análisis de riesgo independientes para poder preparar sus planes de vuelo, en lugar de tener que confiar únicamente en lo que dicen los Gobiernos.
Dicen que es necesario tras el derribo del MH17 de Malaysia Airlines y las cancelaciones de vuelos a Tel Aviv.