基辅战役进行了81天。战后清点战果，苏军共有66万人被德军俘虏，19万人伤亡。德军伤亡约13万人。

在战役中，苏军西南方面军几乎被全歼，连司令员基尔波诺斯上将、参谋长图皮科夫少将、政委布尔米什坚科少将都战死在战场上。战后，西南方面军得到了重建，参加了巴尔文科沃—洛佐瓦亚战役、斯大林格勒战役、顿河中游战役、奥斯特罗戈日斯克—罗索什战役、顿巴斯战役，后改组为乌克兰第三方面军，参与第聂伯河会战、尼科波尔—克里沃罗格战役、敖德萨战役、贝尔格莱德战役、布达佩斯战役等，一直打到奥地利维也纳。

在一次战役中就俘获了66万人，基辅战役堪称人类历史上规模最大的包围战。可是，德军虽然赢得了基辅战役的胜利，却在战略上失败了。

这是因为，德军在基辅战役中耗费了太多时间。近3个月的时间里，德军主力被阻挡在基辅地区，一步难以前进。当基辅战役结束时，已经到了9月26日。按照巴巴罗萨计划的安排部署，这个时候德军早就应该集结于莫斯科城下，完成对莫斯科的最后一击。现在，德军不得不从基辅出发，继续向遥远的莫斯科进发。

一直到当年9月30日，德军才发起了莫斯科战役。莫斯科位于北纬55.45°，属于温带大陆性湿润气候，冬天非常漫长，积雪期从11月就开始了，到第二年4月才结束。莫斯科的冬天气候寒冷，最低气温在零下40多摄氏度。全年零度以下的日子有100多天。严寒的冬天，给德军带来了巨大的麻烦。如果没有基辅战役上消耗的两个多月，德军是有可能在冬天到来之前就攻陷莫斯科，完成对苏联的致命一击。

在苏联这边，基辅战役虽然让苏军伤亡惨重，却为莫斯科保卫战赢得了宝贵的2个多月时间。有了这两个多月，苏联能够从各地调动83个师共80多万人来保卫莫斯科；有了这两个多月，苏联能够在莫斯科周边地区修建大量城防工事，延缓德军机械化部队的进攻速度；有了这两个多月，寒冷的冬天才会来帮助苏军，将德军拖入一场旷日持久的艰难战事……

这样看，苏军在战术上输掉了基辅战役，却在战略上为莫斯科保卫战的胜利打下了坚实的基础。在德军这边，则是在战术上赢了基辅战役，却在战略上失去了迅速打赢莫斯科战役的可能性。