Упорное сопротивление сов. войск привело к длительной задержке наступления пр-ка на киевском направлении и вынудило нем.-фаш. командование привлечь против Юго-Зап. фр. из состава действующей на моск, направлении группы армий «Центр» 2-ю полевую А и 2-ю танк, группу, к-рые развернули наступление в сторону Конотопа и Чернигова. В связи с угрозой выхода этой группировки в тыл Юго-Зап. фр., а также прорывом 1-й танк. группы, 17-й и 11-й полевых А к Днепру (от Черкасс до устья) Ставка ВГК 19 авг. поставила войскам Юго-Зап. фр. задачу упорно оборонять рубеж по лев. берегу Днепра, от Лоева до Переволочной, удерживая киевский р-н, и прикрыть направления на Чернигов, Конотоп, Харьков. Все армии Юго-Зап. фр., кроме 37-й, оборонявшей Киев, отводились за Днепр. На прав. крыле фронта была развернута 40-я, а на левом — 38-я А. Брянский фр. (ген.-лейт. А. И. Еременко) получил задачу предотвратить прорыв войск пр-ка с С. в тыл Юго-Зап. фр., но не выполнил ее. В кон. авг. войска 6-й нем.-фаш. А, преследуя отходившие соединения 5-й А, форсировали Днепр севернее Киева и в р-не Чернигова сомкнули свой лев. фланг с войсками 2-й А, наступавшей с С. В нач. сент. войска 1-й танк. группы пр-ка также форсировали Днепр, захватили плацдарм в р-не Кременчуга и, развернув с него наступление на С., 15 сент. соединились в р-не Лохвицы с войсками 2-й танк. группы, наступавшими в юж. направлении. 5-я, 37-я, 26-я и 21-я (передана из состава Брянского фр.) А Юго-Зап. фр. оказались окруженными. 19 сент. по приказу Ставки оставлен Киев. Попытки незначич. силами деблокировать войска, к-рые вели бои в окружении, успеха не имели; лишь часть их отд. группами сумела пробиться на В. При выходе из окружения погибли ген.-полк. М. П. Кирпонос, чл. Воен. совета фронта М. А. Бурмистенко, нач. штаба фронта ген.-майор В. И. Тупиков. К исходу 26 сент. войска Юго-Зап. фр. отошли на рубеж Белополье, Шишаки, Красноград, где им было приказано занять прочную оборону.
К. о. о. продолжалась более 2,5 мес, велась на терр. св. 300 км по фронту и ок. 600 км в глубину. Длительная и упорная борьба войск Юго-Зап. фр. сыграла важную роль в срыве плана «молниеносной войны» пр-ка. Она отвлекла значит. силы группы армий «Центр» на Ю., что задержало наступление врага на моск. стратегич. направлении.