与此同时，南方集团军群的第6集团军向东运动，渡过第聂伯河，进攻基辅。

德军深远的装甲师团正面突击，和随后的翼侧突击，把苏联军割裂成几个孤立集团。1941年8月3日，德军以两翼突击在乌曼地域合围了苏军第6、第12集团军及第18集团军一部共20个师。1941年8月8日，“乌曼口袋”被消除，德军俘虏了103000名苏联红军，内有第6集团军司令穆济琴科中将和第12集团军司令波涅杰林少将，德军缴获317辆坦克、858门火炮。

1941年8月8日，德军坦克第2集群和第2集团军开始向斯塔罗杜布、科诺托普方向和戈梅利、切尔尼戈夫方向发展进攻。并在西南方面军后方夺取了罗姆内市。

同时，苏联红军西南方向总司令苏联元帅布琼尼察，觉到处境危险，向斯大林请求东撤，同样遭到斯大林拒绝，斯大林命令死守基辅。13日，斯大林认为布琼尼消极避战，将其免职，由苏联元帅铁木辛哥接替他的指挥。

德军于1941年8月30日晚强渡了第聂伯河。1941年9月12日，坦克第1集群从该登陆场向卢布内总方向发起进攻。

苏联红军此时面临被合围的危险，苏联红军西南方面军司令员基尔波诺斯上将为保存苏联红军有生力量，下令部队全线后撤，但被苏联红军最高统帅部给撤销，反而要求实施更加积极的战术，对德军发起反攻。

至此苏联红军错过了最后时机，并且把大量毫无重型装备很多没有武器的红军送进了德军的包围口袋。

1941年9月16日，布良斯克方面军的叶廖缅科未能实现他向斯大林作出的“粉碎古德里安”的保证，古德里安与克莱斯特的装甲集群在洛赫维察会师，西南方面军被德军合围。于是，西南方面军4个集团军，即第21（1941年9月6日由布良斯克方面军转隶西南方面军）、第5、第37、第26集团军，陷入了合围。

1941年9月16日，战争史上最大的围歼战开始了。

自这天起，德军以第2集团军和第6集团军为主，对被围之苏军第5、第21、第38、第26等5个集团军发起围歼作战。

困守在袋形阵地的苏军拼死抵抗，阵地上高音喇叭发出的斯大林那激动人心的讲话，传遍了整个战场。苏军在无燃料又无弹药的情况下，端起刺刀整营整营地向德军的坦克、大炮和机枪发起多次勇猛攻势。然而血肉之躯终究不敌钢铁，苏军在德军坦克的炮击、扫射和碾压下，成千成万地死伤。