朱可夫雷厲風行，在與斯大林談話後40分鍾就已經乘飛機起飛了。他於22日黃昏時分，趕到了位於基輔市中心的烏克蘭共產黨中央委員會大樓。赫魯曉夫正在等他。兩位老朋友此時相見，倍感親切。赫魯曉夫關切地說：“不要再往前飛了，否則有危險。德軍飛機總是追逐我們的運輸機，應當坐車去。”朱可夫聽從了赫魯曉夫的安排。
隨後，朱可夫乘車到塔諾波爾去，那裏是西南方麵軍司令員基爾波諾斯上將的指揮所。
深夜時分，朱可夫趕到目的地。下車他顧不上和高級軍官們寒暄，立刻要通了瓦杜丁的電話。
瓦杜丁報告說：“到6月22日此刻，盡管采取了有力措施，總參謀部仍無法從各方麵軍和空軍司令部獲得我軍和敵人的準確情報。”
朱可夫親自趕到擔任主攻任務的機械化第八軍的指揮所。第八軍軍長裏亞貝舍夫是朱可夫的老部下。裏亞貝舍夫拿著地圖向朱可夫報告了部署，安排幹淨利索，句句擊中要害。
6月24日，按照統一部署，機械化第八軍在別列斯捷奇科方向轉入進攻，機械化第十五軍在拉傑霍夫以東進攻。這兩個軍的出色戰鬥，使德軍第一裝甲集團的第四十八摩托化軍陷入十分危急的境地。
德軍統帥部調動了全部空軍到這一地域抗擊蘇軍的反突擊，才使第四十八摩托化軍免遭全軍覆沒。在朱可夫的指揮下，西南方麵軍勝利實施了最初的一係列反突擊。德國陸軍總參謀長在這一天的日記裏寫道：
敵人（蘇軍）以大量坦克兵力在第一坦克集群的側翼轉入進攻。
對這次戰鬥，朱可夫並不甚滿意，他認為，如果他手中有更多的航空兵用來與機械化軍協同作戰，可能會取得更好的效果。朱可夫分析：
莫科斯方麵的德軍，由於損失太大，短期內不可能實施戰略進攻；列寧格勒方麵的德軍，在得到兵源補充之前，也不可能奪取列寧格勒；烏克蘭的德軍正在與蘇軍對峙。
朱可夫認為，蘇聯最薄弱的是中央方麵軍，德軍很可能利用這個弱點向西南方麵軍的側翼實施攻擊。
當斯大林召見朱可夫時，朱可夫根據當前敵我形勢的分析，建議首先加強中央方麵軍，至少還要增加三個集團軍。西南方麵軍必須撤過第聶伯河，把兵力集中起來，避免被敵軍包圍。
放棄基輔，在西部方向馬上組織兵力奪取葉利尼亞的突出部。
對於當時的蘇聯人來說，基輔意味著生命，他們對這個地方傾注了太多的感情，自然朱可夫這個建議無異於在斯大林頭上丟了個炸彈，不明形勢所迫的斯大林生氣指責朱可夫完全在亂彈琴。
以後的事實證明朱可夫是完全正確的。基輔會戰曆時一個半月，最後以蘇軍慘敗告終，65萬蘇軍官兵被俘，大量物資裝備落入了敵人手中。
8月中旬，朱可夫率部向葉利尼亞地區的德軍發起進攻。戰鬥異常激烈，雙方在所有地段同時展開激戰，德軍企圖以密集的大炮和迫擊炮火力阻止蘇軍進攻，朱可夫則成竹在胸，沉著應戰，下令動用所有的飛機、坦克、大炮和新研製的“喀秋莎”火箭炮猛烈還擊。
9月6日，蘇軍最終攻占了葉利尼亞，殲敵近5個師，共5萬餘人。這是蘇德戰爭開始以來蘇軍取得的第一次重大的勝利，蘇軍的士氣空前高漲，堅定了戰勝德軍的信心。
朱可夫又被斯大林召回莫斯科，派往形勢危急的列寧格勒。