На этом существенные записи в дневнике начальника Генерального штаба сухопутных войск Германии по поводу событий, происходящих в районе Киева, прекращаются. Его внимание обращается на другие стратегические направления: центральное, ленинградское и крымское.
Таким образом, в сражении под Киевом войска Юго-Западного фронта, не имея достаточных сил для того, чтобы парировать охватывающий маневр противника, оказались в окружении и потерпели сокрушительное поражение. Деблокировочные действия, организованные главкомом Юго-Западного стратегического направления для оказания помощи выходящим из окружения войскам в период с 15 по 26 сентября, существенных результатов не дали.
Это стало следствием того, что стратегическое руководство (Ставка ВГК, Генеральный штаб, штаб главкома Юго-Западного стратегического направления) не выполнили своей главной функции — предвидение развития событий на одном из важнейших участков советско-германского фронта. Также недооценивались силы и намерения противника и переоценивались силы и способности к сопротивлению войск Брянского, Юго-Западного и частично Южного фронтов.
Обстановка на стыке Юго-Западного и Брянского фронтов уже на 1 сентября 1941 года требовала со стороны Верховного Главнокомандования принятия радикальных решений. Нужно было, в первую очередь, четко определить разграничительные линии между фронтами с тем, чтобы не допустить перемешивания их войск. Но по какой-то причине это сделано не было, что стало причиной дезорганизации управления, ослабления сопротивляемости и возникновения паники на важнейшем оперативном направлении. В действиях же самих фронтов и армий выявился недостаточно высокий уровень руководства для принятия и реализации собственных решений, перегруппировки войск, маневра сил и средств на угрожаемое направление.
Важнейшая отрасль деятельности штабов — разведка ограничивалась пассивным наблюдением и недостаточно активно вела разведку противника. В результате этого ударные группировки появлялись внезапно и наносили удары по самым слабым местам в обороне советских войск. Командующие, командиры и штабы сведения о противнике получали отрывочные и с большим опозданием, что не позволяло своевременно реагировать на складывающуюся обстановку.
Не на высоком уровне оказалось командование обоих фронтов. Командующий Юго-Западным фронтом генерал-полковник М. П. Кирпонос практически ограничил свою деятельность точным выполнением указаний Ставки ВГК, не стремясь проявлять собственную инициативу в руководстве подчиненными ему войсками. К тому же в ходе операции по техническим причинам управление войсками Юго-Западного фронта было потеряно. Войска фронта оказались рассеченными противником на несколько групп. Окруженные группировки более недели продолжали сопротивление и практически все погибли или были пленены противником. Из окружения вышло всего около 20 тысяч человек.
В ходе Киевской стратегической оборонительной операции общие людские потери советских войск составили 621 324 человека. Кроме того, было потеряно 411 танков, 18 368 орудий и минометов, 343 самолета.
Правда, советские источники дают другие цифры. Так, в книге «Киевский Краснознаменный» указано, что «это не соответствует действительности. Перед началом Киевской операции в составе войск фронта насчитывалось 677 085 человек. К концу операции только в соединениях фронта, которые не попали в окружение (38-я и 40-я армии, многие фронтовые части, значительная часть тылов фронта, армий и другие) насчитывалось 150 541 человек. Если учесть, что в ходе ожесточенных боев, длившихся весь сентябрь, войска фронта понесли большие потери, а значительная часть вырвалась из кольца окружения, многие перешли к партизанским действиям, то станет ясным, что число пленных составляет менее одной трети первоначального состава войск, попавших в окружение».
Противник (6-я, 17-я полевые армии и 1-я танковая группа) в этой операции потерял убитыми, ранеными и пропавшими без вести 95,2 тысячи человек. Таким образом, даже при расхождении цифр советских потерь, их общее соотношение далеко не в пользу советских войск, которые вели оборонительные действия. Поэтому о какой-то «героической» обороне Киева вести речь очень сложно.
Командование Юго-Западного фронта также постигла печальная участь. 20 сентября 1941 года южнее Пирятина в районе рощи Шумейково погибла основная часть управления фронта, в том числе командующий генерал-полковник М. П. Кирпонос, член Военного совета М. А. Бурмистренко и начальник штаба генерал-майор В. И. Тупиков. Из окружения чудом вырвался начальник оперативного управления фронта — будущий Маршал Советского Союза И. Х. Баграмян.