Но, несмотря ни на что, фашисты рвались к Киеву. Они атаковали советские войска с земли и воздуха. Беспрерывно происходили воздушные бои. Ценой огромных потерь в живой силе и технике врагу удалось блокировать несколько дотов и 5 августа прорвать передний край укрепленного района и занять населенные пункты Вита-Почтовая и Чабаны. Бойцы нескольких гарнизонов и дотов, оказавшись в окружении, продолжали упорную борьбу с гитлеровцами. Подбросив новые подкрепления, противник перешел в атаку и, потеснив советские войска, овладел населенными пунктами Юровка, Хотив, Ратное, Лесники и подошел к Жулянам.
Завязались упорные бои в районе села Жуляны. «За каждый метр захваченной советской земли,— сообщало тогда Совинформбюро,— немецкие фашисты расплачиваются горами трупов. При попытке атаковать село Жуляны 279 немецкий пехотный полк оставил на поле боя только убитыми свыше 600 человек» Вместе с частями Красной Армии оборону на этом участке держали ополченцы Железнодорожного и Сталинского районов города. К концу пятых суток непрерывных боев поревевшие ряды защитников столицы Украины на этом участке отошли от Жулян, где они самоотверженно защищали каждую улицу, каждый дом.
7 августа сражение разгорелось с новой силой. С этого дня эффективную помощь воинам Красной Армии и ополченцам, сражающимся в южном секторе обороны Киева, начала оказывать группа боевых кораблей Днепровского отряда Пинской военной флотилии. Избрав огневые позиции на участке Осокорки — Вишенки, в проливах, которые не были видны с правого берега и обеспечивали хорошую маскировку, корабли флотилии своим артиллерийским огнем наносили сильные удары по наступающим гитлеровцам. С каждым днем бои за Киев становились все более ожесточенными.
Немецко-фашистские войска, подбросив свежие силы, 8 августа овладели населенными пунктами Пирогов, Мышеловка, Китаево, ворвались в Голосеевский лес, заняли плодоягодный и лесной институт и подошли вплотную к южной окраине города (Демеевке). Из Голосеевского леса фашисты начали обстрел артиллерией и минометами всей территории Московского района Киева, Положение стало чрезвычайно опасным.
8 августа 1941 года в разговоре по прямому проводу с командующим Юго-Западным фронтом М. П. Кирпоносом Верховный Главнокомандующий И. В. Сталин рекомендовал усилить оборону Киева, сняв некоторые части с других направлений. «Комитет Обороны и Ставка, - говорил он,— очень просят вас принять все возможные и невозможные меры для защиты Киева»
Несмотря на массовый героизм защитников столицы Украины, обстановка оставалась чрезвычайно напряженной. Резервы коменданта укрепленного района и командования Юго-Западным фронтом были исчерпаны, а враг продолжал атаки. Но и его силы в результате больших потерь заметно слабели. Пленный ефрейтор 280-го немецкого пехотного полка Отто Циммерман на допросе заявил: «В этих жестоких боях под Киевом наш полк потерял свыше 70 процентов своего состава. В моем батальоне осталось только 200 человек из 680». По показаниям другого пленного солдата 279-го полка Вильгельма Зютгельтера в его роте из 150 солдат осталось всего 20. Гитлеровский генерал Гальдер в своем дневнике записал 10 августа 1941 года, что советские поиска значительно усилили « .сопротивление на участке наших 29-го и 55-го армейских корпусов, ворвавшихся в Киевский укрепленный район . Командование группы армий «Юг» считает, что противник наступлением через Днепр из Киева и наступлением из района Овруча намерен разгромить северный фланг группы армий. Этим попыткам противника измученная немецкая пехота не сможет противопоставить решительных наступательных действий. В связи с этим командование группы армий отдало приказ о временной приостановке наступления на Киев и о временном переходе к обороне 6-й армии на участке Триполье, Киев и Коростень».
Таким образом, и вторая попытка немецко-фашистского командования овладеть Киевом и переправами через Днепр провалилась. За десять дней ожесточенных боев противнику удалось продвинуться всего на 8—10 километров. Героическими усилиями советских войск и трудящихся Киева враг был остановлен на рубеже Жуляны — Совки — Мышеловка. Потеряв десятки тысяч солдат и офицеров, истощив свои силы и не добившись существенных результатов, гитлеровское командование вынуждено было 10 августа отдать приказ о прекращении штурма киевских оборонительных рубежей. Оно рассчитывало закрепиться на занятых позициях, подтянуть новые соединения и боевую технику, перегруппировать силы и нанести еще один удар в южном секторе обороны города.
Однако советское командование решило не давать врагу передышки. По просьбе командующего Юго-Западным направлением Ставка Верховного Главнокомандования направила для обороны Киева еще две стрелковые дивизии (248-ю и 295-ю).
Для лучшего управления войсками, находившимися на киевских рубежах, приказом командования Юго-Западного направления все части и соединения, оборонявшие Киев, 8 июля были объединены в 37-ю армию. На рассвете 11 августа войска армии перешли в наступление и к середине дня полностью выбили фашистов из сельскохозяйственного и лесного институтов.
Утром 11 августа советские войска начали наступление в районе Жулян и к исходу дня 12 августа весь фашистский гарнизон, занимавший там оборону, был полностью истреблен.
Наступление советских войск в южном секторе обороны Киева продолжалось до 16 августа.
Красная Армия, поддержанная многочисленными отрядами народного ополчения, в ожесточенных боях, длившихся две недели, с 1 по 16 августа 1941 года отстояла Киев.
В результате сопротивления Красной Армии на московском, ленинградском и киевском направлениях стратегические планы гитлеровского командования явно срывались. Группы армий «Север» и «Юг» не смогли выполнить своих задач в намеченные сроки, что значительно осложнило обстановку и для группы армий «Центр», фланги которой оказались уязвимыми для ударов советских войск с севера и юга. Все это вынудило гитлеровское командование пойти на серьезные изменения плана операций на Восточном фронте.
Уже 19 июля 1941 года в директиве № 33 «Дальнейшее ведение войны на Востоке» Гитлер поставил такую задачу: повернуть пехотные дивизии 2-й полевой армии и моторизованные соединения 2-й танковой группы на юг для разгрома киевской группировки войск Красной Армии, а подвижные соединения 3-й танковой группы — на север, чтобы перерезать коммуникационную линию Москва — Ленинград и тем самым прикрыть правый фланг группы армий «Север», наступавшей на Ленинград. Из этой директивы и дополнения к ней от 23 июля видно, что гитлеровское командование по-прежнему недооценивало сил и возможностей Красной Армии. Оно упрямо пыталось одновременно наступать на всех трех главных стратегических направлениях, лишь оказав помощь группам армий «Север» и «Юг» за счет группы армий «Центр», а наступление на Москву и далее осуществлять силами пехотных соединений 9-й полевой армии.
Условия обороны столицы Украины к этому времени существенно изменились. Выход немецко-фашистских войск к Днепру южнее Киева во всей полосе Юго-Западного фронта и продвижение их в район Гомеля и Стародуба позволяли гитлеровскому командованию нанести глубокий охватывающий удар с севера и юга для окружения главных сил Юго-Западного фронта в районе Киева. В связи с этим Гитлер отклонил предложение главнокомандующего немецких сухопутных войск о развитии операций в направлении на Москву и приказом от 21 августа подтвердил прежнее решение — нанести главный удар в южном направлении.