Большевики с ходу заняли Дарницу, откуда начали обстрел Киева бронепоездом. Возникли уличные бои с оставшимися в городе большевиками и петлюровцами. Войска Муравьева перешли Днепр в районе Печерска и накрыли сильным артиллерийским огнём центр города. Чтобы захватить мосты через Днепр и днепровские кручи, Муравьев использовал отравляющие газы.
Войска УНР вынуждены оставить город, а вместе с ними вся Центральная Рада, во главе с председателем Грушевским. Сев на автомобили, они уехали в Житомир, а вскоре после этого в Сарны.
Войска Муравьева устроили кровавую резню для офицеров, юнкеров, петлюровцев и монархистов в Киеве, отплатив за расстрел арсенальцев. Пойманных офицеров, несмотря на то, что большинство из них не принимали участия в войне с большевиками, расстреливали на месте или уводили в Мариинский парк, где во дворце располагался штаб Муравьева. На площади перед дворцом их судьбу решал командарм Афанасий Ремнев, впрочем, ненадолго переживший свои жертвы: в апреле 1918 он был расстрелян красными, так же, как и командарм – морфинист Муравьев.
9 февраля 1918 года был подписан сепаратный мир между УНР с одной стороны, и Германией, Австро-Венгрией, Турцией и Болгарией, с другой, весьма выгодный для Украинской республики, так как ей отходили западноукраинские земли.
За то, что Германии и Австро-Венгрии окажет военную помощь Украинской народной республике, последняя должна, согласно тайному соглашению, поставить огромное количество хлеба и продовольствия, а также железную и марганцевую руду для союзников.
Опасаясь окружения, большевицкие войска покидают Киев, и первого марта 1918 года Симон Петлюра въезжает в свободный город. На железнодорожный вокзал прибывают вагоны с немецкими и австро-венгерскими войсками, которые, прежде всего, наводят на нём порядок и чистоту.
Немцы и петлюровцы восстанавливают Украинскую народную республику, а Красная армия, ожесточённо сопротивляясь, к концу апреля покидает всю восточную Украину и Крым.
3 марта 1918 года советская Россия вынуждена подписать Брестский мир с Германией, Австро-Венгрией и Турцией, который гласил: