Соединение под властью великих князей западнорусских земель с православным населением и литовских областей, где жили язычники, обусловливало культурную двойственность Литовско-Русского государства. Сыновья великого князя литовского, правившие в западнорусских городах, принимали крещение и становились в положение покровителей Православной Церкви, которое традиционно принадлежало князьям из рода Рюриковичей. Однако сами великие князья устраивали столицу в этнической Литве и возглавляли борьбу литовцев против миссии крестоносцев. Конкурируя с Тевтонским орденом в борьбе за контроль над землями западных литовских племен, великие князья выступали в роли защитников языческой религии и поэтому ни Витень, ни Гедимин, ни Ольгерд, будучи господарями ВКЛ, не исповедовали христианскую веру. Литовцы в своем большинстве до конца XIV в. оставались язычниками.
Вместе с тем на бытовом уровне происходило сближение православных и литовцев. Торговцы и ремесленники из западнорусских областей селились в великокняжеских городах. В «Списке русских городов дальних и ближних», по мнению исследователей, составленном в конце XIV в. и содержащем перечень городов с православным населением, упоминаются литовские города Мереч (Меркине), Кернов, Ковно, Вилькомир, Моишогола, Вильна и Троки. Здесь православные жили, составляя особый квартал и обслуживая запросы великокняжеского двора (в Вильне – «русский город», «Кривой замок», т.е. «замок кривичей»). Городские православные общины в литовских городах имели свои церкви. В Вильне уже в конце XIII в. был построен первый деревянный православный храм в честь свт. Николая. Сотрудничество было и в военной сфере. Например, верным помощником князя Гедимина в борьбе с Орденом был Давид, литовец родом, староста гродненский (православный). В условиях литовско-русского бытового общения в литовский язык проникли такие слова как «божница» (храм), «креститься», «коляды» (Рождество Христово), «говеть» (поститься). Хотя представители княжеской элиты обращались в христианскую веру, когда переходили править в западнорусские земли, среди остальных литовцев случаи православного крещения были редкими. Археологические раскопки обнаруживают в этнической Литве единичные погребения по христианскому обряду с ориентацией на восток, доминирующим погребальным обычаем оставалась кремация.
Изучение «науки языка русского» для ведения документации и дипломатической переписки давало еще одну возможность литовцам знакомиться с христианской верой. Для написания первых договоров литовские князья прибегали к услугам православного духовенства, например, к Полоцким епископам. Одна из таких договорных грамот была написана в 1264 г. в Риге от имени литовского князя Герденя. Впоследствии дети отдельных литовских князей учились славянской грамоте по церковным книгам и становились христианами. Так, сын Герденя принял крещение, стал монахом с именем Андрей, а затем игуменом одного из тверских монастырей и поставлен Тверским епископом после кончины свт. Симеона Полоцкого и Тверского в 1289 г. Летописный Римунт, сын Тройденя, согласно западнорусским летописям (середины XVI в.), отправился во Львов «для науки языка руского […] и навчылся языка руского, и сподобалася ему вера хрестиянская и окрестился». В этой записи, по предположению исследователей, речь идет, на самом деле, о князе Войшелке, сыне Миндовга. Этот литовский князь начал править в Новогрудке, будучи язычником, но потом переменил свой нрав, крестился и отправился в Галич, а затем принял монашество в Полонинском монастыре у игумена Григория. Спустя три года Войшелк пытался сначала посетить Афон, но вернулся в Новогрудок, чтобы основать монастырь на реке Немане, где подвизался другой выходец из знатного литовского рода – прп. Елисей Лавришевский. Таким образом, постигая «рускую науку», сыновья некоторых литовских князей учились грамотности у монахов, знакомились с основами православной веры, принимали крещение и даже монашество, следуя примеру своих учителей, уже во второй половине XIII в.
Нужда в славянской грамоте еще больше ощущалась при дворе великих князей литовских в последующее время, когда возникла необходимость не только составлять государственные договоры, но и выдавать акты частного характера. С Тевтонским орденом и западноевропейскими дворами переписка великих князей литовских велась на латинском языке, но с русскими землями велись переговоры и заключались договоры на русском языке. Для этого привлекались удельные князья из Литовской Руси. Так, в 1326 г. послы Гедимина князь полоцкий Воин (брат Гедимина), князь минский Василий и один из смоленских князей Федор Святославич заключили в Новгороде мир с Ливонским орденом и новгородцами. В начале правления Ольгерда (около 1350 г.) на русском языке была написана договорная грамота литовских князей с мазовецкими князьями, в которой время перемирия определялось по православному счету от праздника «Покрова Богородицы до Ивана дня до купал». Договор князей Ольгерда, Кейстута и смоленского князя Святослава Ивановича с московским князем св. Дмитрием Ивановичем 1371 г. также написан на русском языке, а перемирие в нем датируется «от Спожина заговенья (т.е. «от Госпожина», от начала богородичного Успенского поста) до Дмитриева дня». Об употреблении славянской грамоты при дворе великого князя литовского для составления частных актов свидетельствует запись второй супруги Ольгерда Иулиянии (около 1377 г.) о годовом пожертвовании на Успенскую церковь в Озерище. Впоследствии западнорусский язык использовался в великокняжеской канцелярии не только для документов, предназначенных для православных, но и для католиков. Об этом свидетельствует, например, жалованная грамота князя Витовта 1399 г. виленским каноникам на березинскую землю под Рогачевым.
Великие князья литовские, оставаясь язычниками, не одобряли православной миссии в этнической Литве. По политическим мотивам они могли допустить крещение своих сыновей и дочерей, когда те отправлялись в русские земли, но принятие Православия ради него самого ими не приветствовалось. В летописном памятнике «О плюндрованю руского панства от литвы» (XVI в.) говорится, что Миндовг отправил своих племянников захватывать западнорусские земли и они взяли Полоцк, Витебск, Смоленск, Друцк, а когда обосновались «приняли греческую, или русскую, веру, чтобы тем вернее прикрепить к себе подданных». Своего же сына Войшелка, князя новогрудского, тот же Миндовг укорял за то, что тот принял христианскую веру не только наружно, но и внутренне, и даже ведет монашескую жизнь. Религия считалась литовскими князьями этнической характеристикой: у литовцев она своя, у русских своя. Православие не рассматривалось великими князьями литовскими как фактор внутреннего сплочения литовцев и русских. Оставаясь язычниками, они практиковали при дворе языческие обряды и клятвы, а принятие христианской веры своими литовскими приближенными считали преступлением. Подтверждение тому – мученичество свв. Антония, Иоанна и Евстафия.
Когда Ольгерд в 1345 г. прибыл со своим семейством в Вильну, столицу литовского государства, чтобы занять великокняжеский престол, его жену Марию (витебскую княгиню) сопровождал духовник, священник Нестор. Этот священник сумел обратить в христианскую веру двух братьев-литовцев из свиты Ольгерда. В житии сохранились их языческие имена: Кумец и Нежило, в крещении Антоний и Иоанн. Хотя имена святых мучеников до крещения звучат как славянские, в житии подчеркивается, что братья были прежде литовцами-язычниками.
Сначала они думали сохранить свое крещение в тайне. Но скоро их уклончивость в исполнении языческих обрядов перед «священным огнем», а также отказ от бритья волос на голове и на бороде, воздержание от мяса на княжеских застольях по средам и пятницам возбудили подозрения у ревнивых соотечественников, служителей Перуна (лит. Перкунас). В то время у великого князя Ольгерда умерла жена Мария, и христианское влияние при дворе ослабело. Ольгерд потребовал от братьев соблюдения языческого обычая бритья волос и вкушения мяса без ограничений. Получив отказ, он повелел заключить Иоанна и Антония в темницу. По прошествии года старший из братьев, Иоанн, утомленный наказанием, согласился принять условия князя. Ольгерд, видя смирение старшего брата, освободил и младшего. Иоанн стал брить бороду и пировать с князем, но Антоний не изменил своего обычая и снова навлек на себя великокняжеский гнев. Его кратковременная свобода сменилась новым заключением. Иоанн, в душе остававшийся христианином, наблюдая твердую решимость младшего брата, раскаялся и, воспользовавшись удобным случаем, опять исповедовал себя христианином. Так они оба приготовились к одной участи. Ольгерд, осознавая, что мягкое обращение с Антонием и Иоанном будет располагать других к христианской вере, предал их на жестокие мучения и смертную казнь. Сначала Антоний, а затем Иоанн были повешены на дубе.
Через некоторое время один юноша по имени Круглец, родственник Антония и Иоанна, также принял крещение с именем Евстафия. Он также не стал скрывать своей веры перед князем Ольгердом. Был Рождественский пост, его угрозами принуждали есть мясо, но Евстафии был непреклонен. Тогда его били палками и обливали водой на морозе. Мучения не сломили мужество исповедника. Евстафия приговорили к смертной казни и повесили на том же дубе, что Антония и Иоанна. Это было в 1347 г.
В Вильне было уже немало христиан, которые исповедовали свою веру не так открыто, как святые Антоний, Иоанн и Евстафий. Тела мучеников были тайно погребены, а память их с благоговением почиталась. Когда в 1349 г. Ольгерд женился во второй раз и его женой стала княжна Иулиания, дочь тверского князя Александра, христиане в Литве приобрели себе покровительницу. Тела свв. мчч. Антония, Иоанна и Евстафия были открыты и поставлены в виленской церкви свт. Николая. На месте их мучения с разрешения князя Ольгерда был построен храм в честь Святой Троицы, куда позднее перенесли мощи святых. В 1374 г. частицы мощей трех Виленских мучеников были принесены в Константинополь, где состоялась канонизация святых.
Частицы мощей Виленских мучеников были помещены в кресте, подаренном патр. Константинопольским Филофеем прп. Сергию Радонежскому в начале 1377 г., о чем сообщает житие преподобного, а также запись на деревянном футляре, изготовленном в XVII в. для этого креста. Свидетельством раннего почитания Виленских мучеников на Руси и в Византии является их изображение на «большом саккосе» митр. св. Фотия, а также ковчежцы с их мощами, принадлежавшие нижегородским князьям. Общерусское почитание Виленских мучеников было установлено на Соборе 1549 г. при митр. Московском св. Макарии. Их мощи открыто почивали в храме Св. Троицы в Вильне, где со временем образовался мужской монастырь. Когда монастырь после 1596 г. стал униатским, мощи Виленских мучеников были перенесены в храм апп. Петра и Павла. В 1655 г., после взятия Вильны войсками царя Алексея Михайловича, мощи перенесли в православный Свято-Духов монастырь. Когда город снова вернулся под власть польских королей, тела святых мучеников были спрятаны под алтарем монастырского храма. В 1814 г. мощи были обнаружены, а затем освидетельствованы специальной комиссией, после чего выставлены для поклонения. В 1915 г. в связи с немецким наступлением их вывезли в Москву. В 1920 г. мощи были кощунственно вскрыты и поставлены в Московском музее атеизма. В 1946 г. их доставили обратно в Свято-Духовский монастырь, где они почивают до сих пор.
Жесткие меры Ольгерда и сопротивление языческих жрецов стесняли, но не могли совершенно остановить распространение православной веры среди литовцев. Старшие сыновья самого Ольгерда, будучи христианами, участвовали в погребении трех Виленских мучеников. В своих западнорусских уделах крещенные литовские князья могли без ограничений действовать как покровители Православия. Даже в этнических литовских землях продолжали строиться православные храмы. Так, князь Витовт, по просьбе своей второй жены Иулиянии Ольшанской, сделал земельное пожертвование монастырю Рождества Богородицы в Троках (Тракае). Вероятно, что сам монастырь и несколько церквей были основаны здесь еще при Кейстуте.
Конец постепенному распространению Православия среди литовцев положило крещение Литвы в католичество. По свидетельству новгородской I Софийской летописи, когда Ягайло крестил Вильну в 1387 г., двое литовцев из его ближайшего окружения, будучи православными, не захотели принимать католическое крещение, за что были подвергнуты мучениям и смертной казни. Согласно инструкции Витовта 1392 г., данной воеводам и наместникам по всей державе, собирать для крещения необходимо было всех литовцев, а из «русинов» крестить, только тех, которые сами захотят, остальные же пусть остаются в своей вере. Ослушники княжеского слова, согласно Витовту, должны были «заплатить жизнью». Характерно, что инструкция была написана на западнорусском языке. В 1420 г. в Велюнско-Калишском статуте, данном Католической церкви в Польском королевстве, содержалось запрещение «схизматикам» строить или восстанавливать свои храмы. Действие этого указа при Витовте было распространено и на территории литовских католических епархий, которые со времени своего образования входили в состав польской митрополии с центром в Гнезно.