З початком Німецько-радянської війни, на базі КОВО створено Південно-Західний фронт, війська якого здійснювали оборону України та Києва. 10 вересня 1941 року управління округу було розформоване, оскільки територія округу була окупована німецькими військами. 15 жовтня 1943 року, після звільнення території, КВО був відновлений і активно задіяний у мобілізації українського населення до Червоної армії. Надалі територія Київського військового округу постійно змінювалась.