9月11日，第47裝甲軍上報第8集團軍，表示已經按計劃完成後撤任務。此時，骷髏師再也沒有足夠的人員和坦克阻止蘇軍的滲透了。在左翼，第8集團軍與第4裝甲集團群的結合部隨時可能被蘇軍切斷。而大德意誌師所在的第48裝甲軍（隸屬第4裝甲集團軍）的右翼也無力阻擋向南突擊的蘇軍。9月13日，南方集團軍命令第8集團軍後撤至“貝爾塔1號”防線。次日，曼施坦因又命令霍特的第4裝甲集團軍放棄原先陣地，向傑斯納河和第聶伯河退卻，並奉命特別注意防止蘇軍坦克兵團突入基輔地域。有鑒於此，第8集團軍隻得加速後撤，縮短防線，騰出更多的部隊加固到第4裝甲集團軍離開後，擴大的缺口上。至9月15日夜間，骷髏師剛剛建好新的防禦陣地，接踵而至的蘇軍就開始對奧特拉達村北麵和康斯坦丁諾夫卡南麵發動進攻，骷髏師拚命的遲滯蘇軍的推進，直至希特勒下令前線撤向第聶伯河。
晚上22：50分，南方集團軍群下令，第8集團軍向第聶伯河撤退，並應在特裏波利耶（基輔東南40公裏）與克烈緬楚格之間渡過第聶伯河，向“東方壁壘”防線撤退。早在斯大林格勒失利之後，即1943年春德軍即已計劃將第聶伯河當做一條抵抗線；這條河河麵寬闊，東岸低緩，西岸高陡。德軍此次撤退的目的就是在第聶伯河一帶扼守住能截斷蘇軍主要戰略方向上進攻道路的防禦地區，使其成為讓蘇軍碰得頭破血流“東方壁壘”，並希望繼續保住第聶伯河右岸烏克蘭最富饒的地區，克裏木和黑海數個最重要的港口。
9月19日，骷髏師留下少量後衛部隊，開始後撤；並於21日撤至沃爾斯卡拉西岸，一過河，殘存的骷髏師裝甲團1營就在邁爾德斯少校的率領下，返回德國本土位於巴伐利亞的格拉芬沃爾，重新裝備新的豹式坦克。9月22日，骷髏師的車隊沿波爾塔瓦至克烈緬楚格的公路向第聶伯河撤退。撤退部隊之間到處流傳著“東方壁壘”防線不可攻破的流言。9月26日，第48裝甲軍放棄了其在克烈緬楚格的橋頭堡，並移防給第11軍，同時骷髏師也被劃入第11軍麾下。蘇軍可不會坐等德軍穩步撤至第聶伯河，並修築穩固的防線；從22日起，蘇軍沃羅涅日方麵軍所屬各部隊就一直在為多占第聶伯河右岸登陸場和肅清德軍守軍而戰鬥，經過激戰，成功在第聶伯河左岸的佩列亞斯拉夫建立登陸場。草原方麵軍則渡河後，在克烈緬楚格和第聶伯羅捷爾任斯克之間建立3個登陸場，隨後並使著3個50公裏寬，30公裏深的登陸場互相聯係起來。9月27日中午，在蘇軍的壓力下，德第11軍開始移往第聶伯河南岸新的防禦陣地，同時骷髏師也開始渡河並撤往克烈緬楚格東南麵。
9月29日，蘇軍成功突破了德第11軍的多處防線。在骷髏師地域，骷髏師的官兵再次在炮兵團的支援下，擊退了蘇軍的進攻。使德軍通過“馮·倫德施泰特”橋撤退的行動能夠得以繼續。中午11：05，第11軍報告，骷髏師大部已經通過南岸，並與第282步兵師換防。到了下午16：30，蘇軍空軍轟炸了倫德施泰特橋，一枚直接命中該橋的炸彈摧毀了半座橋。德軍剩下少量的人員和重武器隻得通過鐵路橋撤退。傍晚19：00，德軍下令炸毀鐵路橋，未及撤退的骷髏師剩餘部隊隻能丟棄所有裝備，通過橡皮筏渡河。晚上21：45，第11軍上報第8集團軍說，“以按計劃放棄克烈緬楚格橋頭堡陣地”。