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在红俄军西南方面军南翼，德军于8月20日晚强渡了第聂伯河，并在克列缅丘格地域夺取了一个登陆场（后来被称作是克列缅丘格据点）。在此地行动的第38集团军（由大本营预备队转隶该方面军）未能清除这个登陆场。9月12日，坦克第1集群从该登陆场向卢布内总方向发起进攻。红俄军此时面临被合围的危险，红俄军西南方面军司令员基尔波诺斯上*将为保存红俄军有生力量，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红俄军最高统帅部给撤销了，红俄军最高统帅反而要求西南方面军要实施更加积极的战术，对德军发起反攻。红俄军错过了最后时机。9月16日，由于布良斯克方面军的叶廖缅科未能实现他向朱利什维克作出的“粉碎古德里安”的保证，古德里安与克莱斯特的装甲集群在洛赫维察会师，西南方面军被德军合围。于是，西南方面军4个集团军，即第21（9月6日由布良斯克方面军转隶西南方面军）、第5、第37、第26集团军，陷入了合围。
自9月16日起，德军以第2集团军和第6集团军为主，对被围之红俄军第5、第21、第38、第26等5个集团军发起围歼作战。困守在袋形阵地的红俄军拼死抵抗，阵地上高音喇叭发出的朱利什维克那激动人心的讲话，传遍了整个战场。红俄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，红俄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，基辅城被德国第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，红俄军也不断地投入生力军，企图协助被困红俄军突围，但均被德军击退。
西南方面军的部队迅速被德军分割包围，陷入了一片混乱。9月17日，朱利什维克让红俄军总参谋长红俄元帅沙波什尼科夫下令同意西南方面军突围，但为时已晚。9月19日，基辅陷落，第37集团军被迫向亚戈京地区转移。西南方面军在被合围中继续战斗。为其解围的尝试由于兵力不足而无结果。9月16日至20日，西南方面军被德军分割成六股防御力量：驻守在佐洛托诺沙镇以北20到30公里处的第26集团军在奥尔日察地区坚守到9月24日；驻守在基辅东南方40到50公里处的第37和第26集团军坚守到9月23日；驻守在彼利亚金东南部的第21集团军坚守到9月23日；驻守在彼利亚金东部的第5集团军坚守到9月23日；驻守在基辅东北方10到15公里处的第37集团军坚守到9月21日；驻守在亚戈京地区的第37集团军坚守到9月26日。
仅部分军队得以分成小群向东*突围，共有2万官兵最后得以突出德军重围。9月20日，方面军司令基尔波诺斯上*将、军事委员会委员布尔米斯坚科和参谋长图皮科夫少将在突围战斗中阵亡，第5集团军司令波塔波夫坦克兵少将被俘，9月26日，西南方面军基本被歼。9月27日，由红俄元帅铁木辛哥接替指挥的西南方面军（第40、第21、第38、第6集团军），受领了在别洛波利耶、希沙基、克拉斯诺格勒一线组织坚固防御的任务。此战，是战争史上规模最大的一次围歼战。
至9月26日，基辅会战结束，红俄军第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。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。
战役持续了两个半月以上，在正面300余公里、纵深约600公里的大片领土上进行。红俄军损失约70万人，有665000人被俘，德军击毁或缴获884辆坦克，3718门火炮，3500辆车辆，可谓战果辉煌。德军亦损失10万余人。9月16日前后60多万红俄军被合围，被包围红军的命运已被注定，对俄国人来说，包围圈的范围难以置信，由于没有摩托化兵力或军事天才的领导，他们不可能突破包围，南方集团军的德国第17军团及第6军团与中央集团军的第2军团在装甲部队的支持下不断缩小包围圈，被包围的红俄军没有轻易放弃基辅，在一场残酷的战役中红俄军士兵被德军火炮、坦克及飞机消灭，最后，10日后的9月26日，最后一支红俄军在基辅以东投降，德军宣称俘获600，000红军士兵，赫斯元首在柏林愉快的宣布“这是历史上最大的战役，人类历史上从来没有一次战役就能歼灭如此多的敌人。”
“德军已经开始复苏了，他们以为我们在东线牵制了大量的俄军，他们就能一鼓作气拿下莫斯科。”吴宸轩仿佛自言自语的说道。张建元、朱云阶、周仲辅、李维常、邓先贤他们都在思考着，北方的战局看上去风平浪静，进攻的步骤似乎用卡尺量的一样准确，林怀青的指挥才能加上三个集团军和皇家空军第一航空队的武装力量，足以对八十五万东线红俄军队带来足够的压迫，战争开始了两个月，中国国防军的战线已经推进到托木斯克地区，面对西西伯利亚大平原，十五个装甲师、机步师的五千辆装甲战车在掌握了绝对制空权和精准炮火支援的支持下，特别是后勤补给充足及时，在这种近乎理想条件下能发挥的威力可不是仅仅有十几个装甲师（在中国国防军的标准里仅仅算