היערכות הכוחות הסובייטיים בצפון מערב אוקראינה לקראת קרב קייב חשפה אותם לסכנת כיתור. התעקשות הפיקוד הסובייטי לא לנטוש את קייב, בירת אוקראינה, וההתקדמות הגרמנית המהירה בדרום אוקראינה, יצרו בליטה גדולה בקו החזית באזור קייב. היטלר הורה להפנות חלק מכוחות קבוצת ארמיות מרכז, כולל קבוצת הפאנצר בפיקוד היינץ גודריאן והארמייה השנייה, דרומה כדי לכתר את הכוחות הסובייטים באזור קייב מצפון. סטלין סירב להענות לכל בקשות הפיקוד הצבאי המקומי לפנות את בליטת קייב לפני סגירת טבעת הכיתור הגרמני, וכתוצאה מכך ב-18 בספטמבר הושלם כיתורן של ארבע ארמיות סובייטיות באזור קייב, והגרמנים לקחו בשבי יותר מחצי מיליון שבויים. השמדת כוחות הצבא האדום במרחב קייב איפשרה לצבא הגרמני להשלים בקלות יחסית את כיבוש אוקראינה המזרחית, כולל העיר חרקוב, שנכבשה על ידי הנאצים בסוף אוקטובר 1941 במסגרת קרב חרקוב הראשון, והיוותה אסון צבאי וכלכלי לברית המועצות.