德国军队于1941年6月22日星期天拂晓就越过边界，巴巴罗萨行动开始。在边界的苏联一侧，局势混乱不堪。苏联边境地区六十多个机场遭到持续不断的狂轰滥炸。不到中午，德国空军就声称击毁了敌机八百架，而自己仅损失了十架。到了下午，苏军参谋部和克里姆林宫已经了解不到战局的真实情况。根据命令，苏联空军对普洛耶什蒂、布加勒斯特、华沙、格但斯克进行了反空袭。但因没有战斗机护航，反空袭损失巨大，收效甚小。
6月24日，西方方面军副司令员博尔金指挥第6机械化军和第11机械化军的部分兵力，从比亚威斯托克东北的格罗德诺地区发动了一次为期两天的装甲部队和骑兵部队的反突击。突击的目标是德军第9集团军所属向东南方向运动进行近距离包围的步兵师。攻击是在没有空中和炮火支援的情况下进行的。 德军步兵和反坦克炮手轻易地打退了进攻，苏军损失惨重。
在巴巴罗萨行动的最初阶段，德军南方集团军群快速向前推进，先后攻占利沃夫、特洛普及文尼察，又粉碎了由基尔波诺斯上将率领的4个机械化军在布罗迪发动的反攻，这是在库尔斯克会战前规模最大的坦克战，苏军坦克的数量超过德国的，但是其战术不佳，苏军力图切断德军的前进纵队，但他们在杜布诺的南北两面遭到打击。
6月29日，德军的前进暂时被苏军阻止，但苏军亦已经精疲力尽及开始后退，当苏军装甲部队向德军第一装甲集群的反攻失败后，南方集团军群向东挺进并且在7月中到达距离基辅及乌曼几公里的地方。
在战争的头几天里，苏联改组最高统帅部和苏军。铁木辛哥被临时指定担任总司令。波波夫指挥的列宁格勒军区改为北方方面军;库兹涅佐夫指挥的波罗的海军区(第8、第11集团军)作为西北方面军投入战斗;巴甫洛夫指挥的西方军区(驻在普里皮亚特沼泽地以北的白俄罗斯第3、第10、第4集团军)改称西方方面军;基尔波诺斯指挥的基辅军区(第5、第6、第26和第12集团军)编为西南方面军;奥德萨军区被改编为第9集团军。
面对德军的入侵，西北方面军、西方方面军、西南方面军首当其冲。在1905年至1918年期间出生的共十四批的预备役人员被苏联动员起来。1941年7月10日，谢苗·布琼尼被任命为苏联西南方向战区总指挥，以协调西南方面军及南方面军的行动，布琼尼手下有1,500,000士兵，主要集中在基辅及乌曼防守。
根据苏联战前的战略设想，本来要在边界地区顶住敌人，再把预备队开往前线，增援在边界上作战的部队。战争开始后不几天，苏军最高统帅部认识到预备队不可能在边境附近进行增援，于是部分预备队就被用于稳定局势和救援前方作战部队。
当布琼尼接任时，德军南方集团军群已从三个方向深入乌克兰，克莱斯特指挥的德军第一装甲集群成楔形队形向基辅南面及乌曼北面推进，在7月15日攻占别尔季切夫及在7月16日攻占卡扎京，德国第17集团军推进至乌曼南方及德国第11集团军从罗马尼亚边境向北前进。
苏军为了集中指挥已被打得支离破碎的航空兵，新设了空军司令一职，把它授给了日加列夫。西南方面军及南方面军的指挥官错误地假设德军将会在基辅及契尔卡塞之间渡过第聂伯河和向顿巴斯前进，他们亦低估了苏军第6及第12集团军所面临被包围的威胁。
8月2日，德国第一装甲集群成与第17集团军会师形成包围圈，翌日德军第16装甲师与匈牙利机械化军会师形成第二个包围圈。 当时1个德军装甲师兵员11810人。下设1个装甲团、2个装甲掷弹团、1个炮兵团、1个摩托化侦察营、1个装甲工兵营、1个装甲通信营、以及师军需处和师供应处。
1个德军装甲师装备：PzkpfwⅣ/Ⅲ/Ⅱ型坦克152-207辆、105毫米轻型榴弹炮24门、150毫米重型榴弹炮4门、88毫米高射炮4门、20毫米高射炮12门、37毫米高射炮2门、50毫米PAK38反坦克炮12门、37毫米PAK36反坦克炮36门、75毫米步兵炮8门、81毫米迫击炮18门、50毫米迫击炮36门、装甲车96辆、摩托车1300辆、汽车510辆、马车1460辆。
8月8日，苏军停止抵抗，苏军第6及第12集团军共12个师被击溃(包括第80狙击师及第139狙击师)，根据报告大约100,000人被俘，包括苏军第6集团军、第12集团军、4个军及11个师的指挥官。所有的苏联战俘都被赶到一个深达10米因为采石而形成的巨坑。被俘的这里面只有不到五分之一最后活着回去。苏联人将这个死亡集中营称为“乌曼坑”。
德军没有预料战俘数量之多，“乌曼坑”没有任何的设施，战俘终日在这里忍受着日晒雨淋。 根据德军的记载：“1941年8月10日，乌曼的战俘人数已经达到了50000名，而8月12日则为70000名，食物已经开始严重缺乏，厨房里水都没有了。8月13日，战俘们已经没有食物在煽动下发动了第一次暴乱。”
内务部第21骑兵团的战俘科列斯尼科夫回忆：“在乌曼，他们被赶进了砖厂的一个黏土深坑。坑的深度大约为7米，宽约为300米，而长度达到了差不多1000米。没有人给他们食物，也没有饮用水。到最后战俘们实在接难耐，便开始吃土。但泥土迟到肚子里后，会在胃里形成一个球，根本无法排泄，人会因为胃胀而剧烈疼痛而死。战俘们实在没有办法，便试图冲出巨坑，但德国人的机枪又将试图逃脱的人赶了回来。
战俘科列斯尼科夫回忆：“当下雨的时候，人们只能在坑的边缘挖个洞来躲雨。随着时间的推移，人们在不断的死去，也给折磨得没有了逃生的想法，只是静静的等待死亡的来临。
另一个战俘谢尔盖.切坎诺夫的回忆：“在坑的边缘德国人后来建起了电网和瞭望哨。而在坑的中间放着因为肿胀和嘴唇干裂期盼水的战俘。在坑的边缘人们挖出了很多深坑，因为在这些坑的底部也许会有一些又脏又臭雨季存留下来的水。而那些死亡的战俘，经常就暴露在巨坑中，数天也没人来清理运走。” 不过1941年8月元首还专门邀请墨索里尼在德军胜利游行后，参观了“乌曼坑”。让自己的这位法西斯同伴一起分享“辉煌的胜利”。