У середині серпня 1941 року 1-ша танкова група форсувала Дніпро в районі Дніпропетровська, створивши загрозу Донбасу, водночас частини 17-ї армії перейшли Дніпро біля Кременчука. 10 вересня Кляйст прийняв Кременчуцький плацдарм у 17-ї армії. На наступний ранок о 9:00 16-та танкова дивізія генерал-лейтенанта Хубе, почавши наступ з плацдарму, прорвала оборону радянської 38-ї армії і розгорнула наступ на північ. За нею у пролом спрямували 9-та та 14-та танкові дивізії. Цей раптовий прорив застав радянське командування зненацька. За перші 12 годин танки Кляйста пройшли 70 км, і о 6:20 14 вересня 1941 поблизу Ромни, за 180 км на схід від Києва, з'єдналися з передовими частинами 3-ї танкової дивізії генерала Моделя зі складу 2-ї танкової групи під командуванням Гудеріана. Таким чином Кляйст і Гудеріан здійснили наймасштабніше оточення за всю історію воєн: у котлі під Києвом опинилося 5 радянських армій. 26 вересня битва завершилася, це угруповання радянських військ (київське угруповання) припинило своє існування. У полон було захоплено 667 000 солдатів і офіцерів Червоної Армії. Було знищено або захоплено 3 718 гармат і 884 броньованих машин (броньовики, танки тощо).