1941年6月22日，希特勒下令德军实施“巴巴罗萨”计划，德军以146个师，3580辆坦克，4980架飞机向苏联发起闪电式突然袭击，苏德战争爆发。入侵德军分为3个集团军群：北方集团军群26个师由勒布元帅指挥，从东普鲁士出发，穿越波罗的海三国，以列宁格勒为目标；中央集团军群49个师由包克元帅指挥，从华沙地区出击，经布列斯特--明斯克--斯摩棱斯克，直取莫斯科；南方集团军群39个师由伦斯德元帅指挥，面向一望无际的乌克兰麦田，以基辅为目标。

　　苏联对德国的突然进攻显然没做好充分准备，一天之内苏军1200架飞机便被击毁，其中800多架还未来得及起飞，苏军防线在德军的闪击下被迅速突破，德军以极快的速度向纵深推进。至7月9日，苏军共有28个师被歼灭，70个师人员和武器损失过半。德军在三个方向上推进了300--600公里，北路勒布的北方集团军群攻占了离列宁格勒较近的大城市普斯科夫，使列宁格勒面临严重危险。中路包克的中央集团军群攻占了明斯克。南路伦斯德的南方集团军群攻占了日托米尔，进逼基辅。

　　 7月16日，德中央集团军群古德里安的第2装甲兵团攻占了斯摩棱斯克，扣开了通往莫斯科的大门。正当古德里安等德军官兵踌躇满志地准备杀向莫斯科时，希特勒却决定暂时放弃莫斯科方向的作战，而以乌克兰和列宁格勒为主要目标，他始终认为这两个目标要比莫斯科具有更大的重要性。他不顾他的将军们的再三劝说，于8月21日发布了第34号训令，坚令古德里安兵团南向，与南方集团军群合作，对基辅附近的苏军进行一个大包围战。 自对苏开战以来，伦斯德的德南方集团军群进展不如中央集团军群那样顺利，虽然克莱斯特的第1装甲兵团一路向东南挺进，取得了卓越的成就，但左翼第6集团军却在基辅前方的第聂伯河西岸被阻。

　　 乌克兰首府基辅位于杰斯纳河与第聂伯河的交汇处。第聂伯河由北向南弯曲注入黑海，与其上游的支流杰斯纳河构成了一个大S形。德军计划目标是夺取基辅，并在一巨大的舌形地区中，将布琼尼元帅的苏西南集团军群围歼。这一个舌形地区北起杰斯纳河北岸的图比齐夫斯克，南达第聂伯河河湾的克里门巧格，西以基辅为顶点。

　　 担任包围作战任务的是德南方集团军群和中央集团军群的两个增援部队。古德里安的第2装甲兵团军从图比齐夫斯克以西渡过杰斯纳河向南挺进，直插基辅后方的罗姆尼；中央集团军群的第2集团军从戈梅尔向南运动，掩护古德里安的右翼。克莱斯特的第1装甲兵团则从第聂伯河河湾上的克里门巧格向北进攻，与古德里安在罗姆尼附近会合；南方集团军群的第17集团军则负责把苏军牵制在切尔卡赛以北第聂伯河河湾，同时掩护克莱斯特的左翼。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。

　　 退守第聂伯河东岸基辅及附近的苏西南集团军群（辖西南方面军和南方方面军）共约6个集团军，由西南战区司令布琼尼元帅指挥，试图凭借第聂伯河天险抵抗西岸的德军；依托基本东西走向的杰斯纳河阻止古德里安装甲部队及德第2集团军南下。

　　 8月25日，古德里安奉命率第2装甲兵团向南出击。8月31日，古德里安装甲部队强渡杰斯纳河，与防守杰斯纳河的苏布良克斯方面军展开了激烈的突击与反突击战。9月9日，他终于冲破了苏第40集团军的防线，占领了罗姆尼。此时，南方集团军群的克莱斯特第1装甲兵团正在克里门巧格附近，准备渡过第聂伯河，之后，则向北挺进，以便在罗姆尼附近与古德里安兵团会师合围。 早在德军组织基辅大合围时，苏军总参谋长朱可夫就建议斯大林放弃基辅，全力保卫莫斯科。斯大林答道：“真是胡说八道，基辅怎能放弃给敌人？”朱可夫忍不住反驳：“如果你认为我这个总参谋长只会胡说八道，这里也就用不着我了，我请求解出我的职务把我派往前线。”一阵争执之后，朱可夫被解出总参谋长职务，赴前线担任预备队方面军司令员。苏军西南战区司令布琼尼也察觉到了处境的危险，布琼尼曾于9月11日向斯大林请求，批准他们从基辅河曲向东撤退，但遭到斯大林的拒绝。13日，斯大林认为布琼尼的消极避战已不能胜任西南战区司令员，遂将其免职，改由西方战区和西方方面军司令铁木辛哥元帅接替他的指挥。之后，西南方面军司令员基尔波诺斯为保存苏军有生力量，也曾不顾被送上军事法庭的危险，自行下令部队全线后撤，但这一命令却很快被苏军最高统帅部给撤销了。直到9月17日，苏军总参谋长沙波什尼科夫才同意苏军部队与德军脱离接触，向东撤退。然而，为时以晚。古德里安与克莱斯特这两支装甲劲旅已于24小时前，即9月16日，在基辅以东150英里的罗赫维策会师，彻底切断了舌形地区中苏军的退路。

　　 自9月16日起，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，企图突破包围向东撤退。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，除少数部队得以逃脱外，其主力仍处于围困中。9月20日，基辅城被德第6集团军攻占。同日，德军第46装甲军赶到，并作为生力军投入战斗。与此同时，苏军也不断地投入生力军，企图协助被困苏军突围，但均被德军击退。 至9月26日，基辅会战结束，苏军第5、第21、第37、第26集团军大部，第40、第38集团军之一部被歼灭，65万人被俘。苏西南方面军司令员基尔波诺斯、参谋长图皮科夫、政委布尔米什坚科在突围中牺牲，苏第5集团军司令波塔波夫在战斗中被俘。德军缴获坦克884辆，火炮3718门，摩托化车辆3500辆。

　　 基辅会战是第二次世界大战中最大的包围战。对德军而言，从战术上来看无疑是一次成功的杰作，而且获得了富饶的乌克兰和顿涅茨盆地。从战略上来看，似乎也有很充分的理由，先使南翼不受到敌人反攻的威胁，然后再来进攻莫斯科。但是唯一的弱点就是“时不我予”，尤其是德军对于冬季作战并无充分的准备。