德國軍隊於1941年6月22日星期天拂曉就越過邊界，巴巴羅薩行動開始。在邊界的蘇聯一側，局勢混亂不堪。蘇聯邊境地區六十多個機場遭到持續不斷的狂轟濫炸。不到中午，德國空軍就聲稱擊毀了敵機八百架，而自己僅損失了十架。到了下午，蘇軍參謀部和克里姆林宮已經瞭解不到戰局的真實情況。根據命令，蘇聯空軍對普洛耶什蒂、布加勒斯特、華沙、格但斯克進行了反空襲。但因沒有戰鬥機護航，反空襲損失巨大，收效甚小。

德國軍隊於1941年6月22日星期天拂曉就越過邊界，巴巴羅薩行動開始。在邊界的蘇聯一側，局勢混亂不堪。蘇聯邊境地區六十多個機場遭到持續不斷的狂轟濫炸。不到中午，德國空軍就聲稱擊毀了敵機八百架，而自己僅損失了十架。到了下午，蘇軍參謀部和克里姆林宮已經瞭解不到戰局的真實情況。根據命令，蘇聯空軍對普洛耶什蒂、布加勒斯特、華沙、格但斯克進行了反空襲。但因沒有戰鬥機護航，反空襲損失巨大，收效甚小。

6月24日，西方方面軍副司令員博爾金指揮第6機械化軍和第11機械化軍的部分兵力，從比亞威斯托克東北的格羅德諾地區發動了一次為期兩天的裝甲部隊和騎兵部隊的反突擊。突擊的目標是德軍第9集團軍所屬向東南方向運動進行近距離包圍的步兵師。攻擊是在沒有空中和炮火支援的情況下進行的。 德軍步兵和反坦克炮手輕易地打退了進攻，蘇軍損失慘重。

在巴巴羅薩行動的最初階段，德軍南方集團軍群快速向前推進，先後攻佔利沃夫、特洛普及文尼察，又粉碎了由基爾波諾斯上將率領的4個機械化軍在布羅迪發動的反攻，這是在庫爾斯克會戰前規模最大的坦克戰，蘇軍坦克的數量超過德國的，但是其戰術不佳，蘇軍力圖切斷德軍的前進縱隊，但他們在杜布諾的南北兩面遭到打擊。

6月29日，德軍的前進暫時被蘇軍阻止，但蘇軍亦已經精疲力盡及開始後退，當蘇軍裝甲部隊向德軍第一裝甲集群的反攻失敗後，南方集團軍群向東挺進並且在7月中到達距離基輔及烏曼幾公里的地方。

在戰爭的頭幾天裡，蘇聯改組最高統帥部和蘇軍。鐵木辛哥被臨時指定擔任總司令。波波夫指揮的列寧格勒軍區改為北方方面軍；庫茲涅佐夫指揮的波羅的海軍區(第8、第11集團軍)作為西北方面軍投入戰鬥；巴甫洛夫指揮的西方軍區(駐在普里皮亞特沼澤地以北的白俄羅斯第3、第10、第4集團軍)改稱西方方面軍；基爾波諾斯指揮的基輔軍區(第5、第6、第26和第12集團軍)編為西南方面軍；奧德薩軍區被改編為第9集團軍。

面對德軍的入侵，西北方面軍、西方方面軍、西南方面軍首當其衝。在1905年至1918年期間出生的共十四批的預備役人員被蘇聯動員起來。1941年7月10日，謝苗·布瓊尼被任命為蘇聯西南方向戰區總指揮，以協調西南方面軍及南方面軍的行動，布瓊尼手下有1,500,000士兵，主要集中在基輔及烏曼防守。

根據蘇聯戰前的戰略設想，本來要在邊界地區頂住敵人，再把預備隊開往前線，增援在邊界上作戰的部隊。戰爭開始後不幾天，蘇軍最高統帥部認識到預備隊不可能在邊境附近進行增援，於是部分預備隊就被用於穩定局勢和救援前方作戰部隊。

當布瓊尼接任時，德軍南方集團軍群已從三個方向深入烏克蘭，克萊斯特指揮的德軍第一裝甲集群成楔形隊形向基輔南面及烏曼北面推進，在7月15日攻佔別爾季切夫及在7月16日攻佔卡扎京，德國第17集團軍推進至烏曼南方及德國第11集團軍從羅馬尼亞邊境向北前進。

蘇軍為了集中指揮已被打得支離破碎的航空兵，新設了空軍司令一職，把它授給了日加列夫。西南方面軍及南方面軍的指揮官錯誤地假設德軍將會在基輔及契爾卡塞之間渡過第聶伯河和向頓巴斯前進，他們亦低估了蘇軍第6及第12集團軍所面臨被包圍的威脅。

8月2日，德國第一裝甲集群成與第17集團軍會師形成包圍圈，翌日德軍第16裝甲師與匈牙利機械化軍會師形成第二個包圍圈。 當時1個德軍裝甲師兵員11810人。下設1個裝甲團、2個裝甲擲彈團、1個炮兵團、1個摩托化偵察營、1個裝甲工兵營、1個裝甲通信營、以及師軍需處和師供應處。

1個德軍裝甲師裝備：PzkpfwⅣ/Ⅲ/Ⅱ型坦克152-207輛、105毫米輕型榴彈炮24門、150毫米重型榴彈炮4門、88毫米高射炮4門、20毫米高射炮12門、37毫米高射炮2門、50毫米PAK38反坦克炮12門、37毫米PAK36反坦克炮36門、75毫米步兵炮8門、81毫米迫擊炮18門、50毫米迫擊炮36門、裝甲車96輛、摩托車1300輛、汽車510輛、馬車1460輛。

8月8日，蘇軍停止抵抗，蘇軍第6及第12集團軍共12個師被擊潰(包括第80狙擊師及第139狙擊師)，根據報告大約100,000人被俘，包括蘇軍第6集團軍、第12集團軍、4個軍及11個師的指揮官。所有的蘇聯戰俘都被趕到一個深達10米因為採石而形成的巨坑。被俘的這裡面只有不到五分之一最後活著回去。蘇聯人將這個死亡集中營稱為“烏曼坑”

德軍沒有預料戰俘數量之多，“烏曼坑”沒有任何的設施，戰俘終日在這裡忍受著日曬雨淋。 根據德軍的記載：“1941年8月10日，烏曼的戰俘人數已經達到了50000名，而8月12日則為70000名，食物已經開始嚴重缺乏，廚房裡水都沒有了。8月13日，戰俘們已經沒有食物在煽動下發動了第一次暴亂。”

內務部第21騎兵團的戰俘科列斯尼科夫回憶：“在烏曼，他們被趕進了磚廠的一個黏土深坑。坑的深度大約為7米，寬約為300米，而長度達到了差不多1000米。沒有人給他們食物，也沒有飲用水。到最後戰俘們實在接難耐，便開始吃土。但泥土遲到肚子裡後，會在胃裡形成一個球，根本無法排洩，人會因為胃脹而劇烈疼痛而死。戰俘們實在沒有辦法，便試圖衝出巨坑，但德國人的機槍又將試圖逃脫的人趕了回來。

戰俘科列斯尼科夫回憶：“當下雨的時候，人們只能在坑的邊緣挖個洞來躲雨。隨著時間的推移，人們在不斷的死去，也給折磨得沒有了逃生的想法，只是靜靜的等待死亡的來臨。

另一個戰俘謝爾蓋.切坎諾夫的回憶：“在坑的邊緣德國人後來建起了電網和瞭望哨。而在坑的中間放著因為腫脹和嘴唇乾裂期盼水的戰俘。在坑的邊緣人們挖出了很多深坑，因為在這些坑的底部也許會有一些又髒又臭雨季存留下來的水。而那些死亡的戰俘，經常就暴露在巨坑中，數天也沒人來清理運走。” 不過1941年8月元首還專門邀請墨索里尼在德軍勝利遊行後，參觀了“烏曼坑”。讓自己的這位法西斯同伴一起分享“輝煌的勝利”。