基輔位於傑斯納河與第聶伯河的交匯處，第聶伯河由北向南彎曲注入黑海，與其上游的支流傑斯納河構成了一個大S形。德軍計劃目標是奪取基輔，並在一巨大的舌形地區中，將西南集團軍羣圍殲。
在邊境地區一系列戰鬥失利後，俄軍最高統帥部認爲西南方向是德軍進攻的主要方向，因而把俄軍大部分兵力部署在烏克蘭，有西南方面軍（第5，第6、第26、第12集團軍）、南方方面軍（第18、第9集團軍）計6個集團軍，69個步兵師、11個騎兵師和28個裝甲旅，由西南方向總司令指揮。俄軍西南方面軍遵照最高統帥部大本營的號令，於6月30日開始從西烏克蘭退卻。
西南方面軍的任務是在7月9日前，以野戰軍隊佔領科羅斯堅、沃倫斯基新城、舍佩托夫卡、舊康斯坦丁諾夫、普羅斯庫羅夫等築壘地域，並在這一線組織堅固防禦。而預定在基輔方向行動的德軍“南方”集團軍羣（坦克第1集羣，司令爲克萊斯特上將；第6、第17集團軍，司令分別爲賴歇瑙上將、施普拉格上將）的目的是突破俄軍在築壘地域一線的正面，前出至基輔地域，奪取第聶伯河的登陸場。然後突擊集團轉向東南進攻，以阻止西南方面軍主力向第聶伯河對岸退卻，並從後方實施突擊將其消滅。
俄西南方面軍有44個在戰鬥中嚴重削弱的師與德軍40個師（內有10個坦克師和摩托化師）對峙。德軍步兵、火炮和迫擊炮比俄軍多1倍多，此時俄軍已經沒有空軍了。7月5日，德軍開始進攻，在主要突擊方向上，德已經先於俄西南方面軍到達築壘地域一線。7月7日，德軍以坦克兵團爲第一梯隊，突破了俄軍在新米羅波爾以北的防禦，傍晚奪佔了別爾季切夫。次日。又在沃倫斯基新城以南實施突破，7月9日，奪佔了日托米爾。
7月11日，德軍坦克第1集羣先遣部隊在兩晝夜內前進110公里，進抵基輔以西15—20公里的伊爾片河。在此，坦克和摩托化步兵被俄軍阻於基輔築壘地域的外層圍郭，德軍從行進間奪取基輔的企圖被打破。
此時，俄軍總參謀長建議葉卡捷琳娜放棄基輔，將西南方面軍撤到第聶伯河對岸，以避免被德軍合圍，然後全力保衛莫斯科。但被葉卡捷琳娜斷然拒絕。
7月16日，德國中央集團軍羣古德里安的第2裝甲兵團攻佔了斯摩棱斯克，扣開了通往莫斯科的大門。正當古德里安等德軍官兵
躊躇滿志地準備殺向莫斯科時，阿道夫卻決定暫時放棄莫斯科方向的作戰，而以烏克蘭和聖彼得堡爲主要目標，他始終認爲這兩個目標要比莫斯科具有更大的重要性。
他不顧他的將軍們的再三勸說，發佈了第2裝甲兵團與南方集團軍羣合作，對基輔附近的俄軍進行一個大包圍戰。自對俄開戰以來，倫斯德的德南方集團軍羣進展不如中央集團軍羣那樣順利，雖然克萊斯特的第1裝甲兵團一路向東南挺進，取得了卓越的成就，但左翼第6集團軍卻在基輔前方的第聶伯河西岸被阻。因此，阿道夫的愛將古德里安調往基輔，協助南方集團軍羣。
德軍擔任包圍作戰任務的是南方集團軍羣和中央集團軍羣的兩個增援部隊。古德里安的第2裝甲兵團從圖比齊夫斯克以西渡過傑斯納河向南挺進，直插基輔後方的羅姆尼。中央集團軍羣的第2集團軍從戈梅爾向南運動，掩護古德里安的右翼。克萊斯特的第1裝甲兵團則從第聶伯河河灣上的克里門巧格向北進攻，與古德里安在羅姆尼附近會合。南方集團軍羣的第17集團軍則負責把俄軍牽制在切爾卡賽以北第聶伯河河灣，同時掩護克萊斯特的左翼。與此同時，南方集團軍羣的第6集團軍向東運動，渡過第聶伯河進攻基輔。
德軍深遠的正面突擊和隨後的翼側突擊，把西南方面軍割裂成幾個孤立集團。基輔西北該方面軍右翼的第5集團軍，在科羅斯堅築壘地域陣地戰鬥約一個半月，以其行動牽制德軍共約10個師。該集團軍對直接進攻基輔的德軍集團翼側實施的反突擊，大大改善了守城俄軍的處境。遵照最高統帥部大本營的指示，該集團軍在8月下旬退守基輔以北新的防禦地區。第6、第12集團軍及第18集團軍一部共20個師在基輔西南方向，也就是方面軍左翼與德軍進行苦戰。
18月3日，德軍以兩翼突擊在烏曼地域合圍了該集團軍。8月8日，德軍俘虜了10萬多名俄軍，內有第6集團軍司令穆濟琴科中將和第12集團軍司令波涅傑林少將，德軍繳獲317輛坦克、858門火炮。戰鬥行動在這裡延續到8月13日。這些行動的失利，使西南方面軍和南方面軍接合部的情況極端複雜化。而擔任此地中央地段防守的是俄軍第37和第26集團軍（前者以基輔築壘地域爲基礎組建，後者基本上由在基輔以南行動的各預備兵團組建）。
7月19—29日，第26集團軍企圖進行一個戰役來破壞德軍坦克第1集羣的包圍機動，但僅阻住該集羣數天，隨後在德軍突擊下亦被迫退卻。德軍突至基輔近郊彼羅戈夫、茹利亞內、梅舍洛夫卡、霍羅斯伊夫森林，以及林業工程學院和農業學院。但是，俄軍實施的反突擊使沿築壘地域外層圍郭的防線在8月15日前幾乎完全恢復。
其中的主要反擊有，駐守在茹利亞內機場的第5旅（由亞歷山大•羅季姆採夫率領）在夜間對德軍的突襲，將德軍戰線擊退了2至3公里。除此之外，還有新組建的第37集團軍，在8月上半月成功地擊退了德軍重兵集團，爲攻佔烏克蘭首都而從西南實施的強大突
擊，基輔市民及附近居民積極也踊躍參加保衛戰。大約有20萬基輔男女居民志願參加了俄軍。
俄軍的頑強抵抗和多次反突擊，使德南方集團軍羣左翼的進攻受到長時間的遲滯，迫使德軍統帥部從莫斯科方向調“中央”集團軍羣的一大部分兵力包括第2集團軍（司令爲魏克斯上將）和坦克第2集羣（司令爲古德里安上將）來對付西南方面軍。
德軍的計劃是，坦克第2集羣從圖比齊夫斯克以西渡過傑斯納河向南挺進，直插基輔後方的羅姆內；第2集團軍從戈梅爾向南運動，掩護坦克第2集羣的右翼；坦克第1集羣則從第聶伯河河灣上的克列緬丘格向北進攻，與坦克第2集羣在羅姆內和洛赫維察地區會合，把第聶伯河西岸的俄軍切斷在大河曲一帶；第17集團軍負責把俄軍牽制在切爾卡瑟以北第聶伯河河灣，同時掩護坦克第1集羣的左翼；第6集團軍向東，渡過第聶伯河，進入基輔，並開始圍殲這批俄軍重兵集團。
7月21日，德軍統帥部下令加強俄德戰場南北兩翼的攻勢，並從北、南兩面沿第聶伯河東岸對俄西南方面軍進行深遠迂迴。
8月8日，德軍坦克第2集羣和第2集團軍開始向斯塔羅杜布、科諾託普方向和戈梅利、切爾尼戈夫方向發展進攻。此時，俄軍識破了德軍企圖，於8月19日將西南方面軍各集團軍撤至第聶伯河對岸，沿東岸組織防禦。在西岸，俄軍剩餘部隊堅守基輔地域的陣地。爲了掩護方面軍右翼，由其他地段撤下來的兵團重新組建的第40集團軍，在科諾託普以北沿傑斯納河展開。大本營責成布良斯克方面軍防止德軍從北面突向西南方面軍後方。但該方面軍未能完成所受領的任務和阻止德軍的翼側運動。
9月初，德軍進抵傑斯納河，並在紹斯特卡、科羅普、維布利等地域進行了強渡。9月10日，坦克第2集羣先遣部隊在西南方面軍後方奪取了羅姆內市。
9月11日，俄軍西南方向總司令察覺到處境危險，向葉卡捷琳娜請求東撤，同樣遭到葉卡捷琳娜的拒絕。葉卡捷琳娜明令要求不惜一切代價死守基輔，要求俄軍必須沿第聶伯河一線保持防禦，並對前進中的古德里安的裝甲部隊發起反擊。而且未經最高統帥部批准，不得放棄基輔，也不得放棄任何橋樑。13日，葉卡捷琳娜認爲西南方面軍司令消極避戰，將其免職，由西方向總司令和西方方面軍司令員查科夫斯基接替指揮。
在俄軍西南方面軍南翼，德軍於8月30日晚強渡了第聶伯河，並在克列緬丘格地域奪取了一個登陸場。在此地行動的俄第38集團軍進過苦戰也未能清除這個登陸場。9月12日，德軍坦克第1集羣從該登陸場向盧布內總方向發起進攻。俄軍此時面臨被合圍的危險，俄軍西南方面軍司令員查科夫斯基上將，爲保存俄軍有生力量，不顧被送上軍事法庭的危險，自行下令部隊全線後撤，但這一命令卻很快被俄軍最高統帥部給撤銷了，俄軍最高統帥反而要求西南方面軍要實施更加積極的戰術，對德軍發起反攻。俄軍錯過了逃出重圍的最後時機。
（本章完）