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  德军在巴巴罗萨行动开始行动后,在北部及中部战线获得了巨大的成功,只是在南方留下一个巨大的突出部,在这里有一支庞大的苏军,包括几乎整个西南方面军,在乌曼战役中虽然取得很重大的胜利,但大部分苏军在谢苗·布琼尼的指挥下仍然留在基辅一带,由于大部分装甲力量已在乌曼战役中被消灭,他们因此缺乏装甲及机动力量。虽然这是当时苏军在东线最庞大的一支部队,他们却无法再威胁德军的进攻。  8月底面临抉择,该向莫斯科继续进攻或是消灭南方的苏军,由于南方集团军没有足够力量包围及消灭苏军,中央集团军需要提供支援以完成任务,经过争论后,德国第2装甲军团及德国第2军团从中央集团军转属南方集团军及向南推进,在基辅以东与南方集团军进攻部队会合。

  装甲部队快速进攻以完成包围,这令布琼尼措手不及,他因此在9月13日被约瑟夫·斯大林撤去西南方面军司令员的职务,没有人继任指挥,各军及师的指挥官各自为战,9月16日,保罗·路德维希·埃瓦尔德·冯·克莱斯特的第1装甲集团与海因茨·古德里安的第24装甲军在基辅以东120公里的罗克费特沙会师以完成包围。  之后被包围苏军的命运已被注定,对俄国人来说,包围圈的范围难以置信,由于没有摩托化兵力或军事天才的领导,他们不可能突破包围,南方集团军的德国第17军团及德国第6军团与中央集团军的第2军团在装甲部队的支援下不断缩小包围圈,被包围的苏军没有轻易放弃基辅,在一场残酷的战役中苏军士兵被德军火炮、坦克及飞机消灭,最后进攻10天后的9月26日,最后1支苏军在基辅以东投降,德军宣称俘获60万名苏军士兵,阿道夫·希特勒说这是历史上最大的战役。

  基辅战役后苏军已经没有更多后备力量来防卫莫斯科,苏联政府调动83个师共80万人,但只有其中25个师是有足够装备,而且缺乏装甲部队及战机,德国方面他们有70个师共200万人,接近33%是机械化的,这是在战争中最高的比例,进攻莫斯科的台风作战在10月2日开始。  由于在基辅的巨大胜利,在南方的巨大阻碍已经清除,南方集团军继续向顿巴斯进攻,在南方战区的目的已完全达到,不过向莫斯科的进攻被推迟了4个星期,这在之后的莫斯科战役中已被证明,虽然在战术上取得成功,但基辅战役只能小规模增强德国在战略上的优势,因为其主要目的,战争的决定性胜利没有达到。  当苏军付出巨大的损失时,他们争取了时间防守莫斯科,为同盟国取得第二次世界大战的胜利作出了贡献。  而且苏联在这次及其他包围战中得到了教训,在之后的莫斯科战役中,他们避免被德军包围,之后在斯大林格勒战役中,他们更反而包围了入侵者。
基辅战役是第二次世界大战中在乌克兰的一场大型包围战;今天它被认为是历史上最大规模的包围战,它作为巴巴罗萨作战在1941年8月23日至9月26日,在苏联历史中它被称为基辅防御战役(Киевская оборонительная операция),发生在1941年7月7日至9月26日。