Heinz Guderians panserarmé dreide derfor sørover og støttet armégruppe syd i kampen om Kiev, som falt den 19. september; flere sovjetiske armeer ble omringet og nedkjempet. Den sovjetiske generalen Georgij Zjukov hadde anbefalt retrett og mistet grunnet dette sin stilling som sjef for generalstaben; hans forvarsel om en tysk knipetangsmanøver viste seg imidlertid å være korrekt. På tross av at aksemaktene vant en stor seier ved Kiev, så ble tidsskjemaet for invasjonen ytterligere forsinket. Guderian skrev senere: «Kiev var sannelig en briljant taktisk suksess, men spørsmålet om det hadde noen strategisk betydning er fremdeles åpent. Alt avhenger nå av vår evne til å oppnå de forventede resultatene før vinteren og før høstregnet.» Hitler var fremdeles sikker på at Wehrmacht kunne avslutte krigen før vinteren ved å ta Moskva, og den 2. oktober 1941 iverksatte armégruppe sentrum under Fedor von Bock den endelige offensiven mot Moskva, med kodenavnet operasjon Tyfon.