Ширина полосы долговременных сооружений КиУРа составляла 1–4 км, расширяясь в районе села Белогородка до 6 км (на этом участке была оборудованная долговременными сооружениями передовая позиция укрепрайона). Передний край укреплений проходил по правому берегу реки Ирпень, от села Борки до села Шевченково, поворачивая здесь на села Тарасовка, Юровка, Вита-Почтовая, Круглик, Кременище и далее — к Днепру. Река Ирпень с ее заболоченными берегами прикрывала укрепрайон на значительном протяжении, являясь естественным противотанковым рубежом.
Первые столкновения с немецкими войсками под Киевом произошли 11 июля 1941 года возле моста через реку Ирпень, на 19-м километре Житомирского шоссе. Оборону на этом участке занимали подразделения 161-го отдельного пулеметного батальона, 4-й мотострелковый полк НКВД, курсанты 11-й и 12-й батарей 2-го Киевского артиллерийского училища, 20-й пограничный отряд, курсанты Киевского пехотного училища, окружных интендантских курсов и некоторые подразделения 132-го танкового полка 213-й моторизованной дивизии (без техники).
По свидетельству очевидцев, бой начался вечером 11 июля 1941 года. Когда к мосту, по которому до 11-го числа проходили советские части, приблизились 4 немецких танка, он был подорван саперами Красной армии и с грохотом взлетел на воздух. Танки с ходу развернулись на месте и стали быстро отходить. Только тогда по ним открыли огонь из пулеметов гарнизоны всех близлежащих ДОТов и подразделения пехоты из винтовок.
На других участках в районе Житомирского шоссе немцы в течение 11–14 июля также вели активную разведку с целью нащупать слабое место в обороне для наведения переправы.
Получив отпор, противник перенес удар с Житомирского шоссе южнее, рассчитывая захватить мосты через реку в районе села Белогородка. 12 июля два танковых батальона немцев подошли к реке Ирпень у села Гореничи и пытались переправиться на противоположный берег. Однако вновь потерпели неудачу.
В ожесточенных боях с 11 по 14 июля силами частей КиУРа, оборонявшихся западнее и юго-западнее Святошино, подразделений 4 мсп НКВД, 2-го Киевского артиллерийского училища и других частей, выделенных в этот район на усиление оборонявшихся войск, все попытки противника форсировать реку Ирпень были успешно отражены. В течение всего этого периода активно действовала бомбардировочная авиация противника. Ряд участников первой полосы обороны подвергался многократным массированным бомбардировкам и шквальному артиллерийско-минометному обстрелу.
Безуспешные действия пехоты и танков с 12 по 14 июля вынудили германское командование принять срочные меры. 15 июля оно выбросило крупный десант в районе западнее села Боярка, который, впрочем, почти сразу был ликвидирован нашими частями. В это же время противнику удалось форсировать реку Ирпень на участке село Жорновка — село Перевоз вне границ КиУРа и продвинуться на 2–3 км в глубину нашей обороны.
3-й батальон 640-го стрелкового полка 147-й стрелковой дивизии при поддержке батареи 344-го гаубичного артиллерийского полка смело атаковал вклинившегося противника. Завязался рукопашный бой, в котором немцы потерпели поражение и отступили, оставив убитых и раненых, много вооружения и боеприпасов.
Самоотверженно сражались бойцы истребительного батальона Железнодорожного района Киева на бронепоезде под командованием Анатолия Тихохода.
Первое свое боевое крещение бойцы бронепоезда получили в боях под городом Новоград-Волынский. На рассвете 11 июля немцы решили захватить станцию Яблонец, которая открывала им путь на Коростень, а затем и на Киев. Когда противник перешел в атаку, чтобы овладеть станцией, из-за железнодорожных сооружений и зданий «вылетел» бронепоезд и открыл мощный огонь. Потеряв около 200 человек убитыми и ранеными, немцы отступили. Началась осада города.
Однако в июле 1941 года главные события в зоне действий войск Юго-Западного направления (создано согласно постановлению ГКО от 10 июля 1941 года под командованием Маршала Советского Союза С. М. Буденного, включало Юго-Западный и Южный фронты. — Примеч. авт.) разыгрались на стыке Южного и Юго-Западного фронтов.
Окружение под Уманью (7 июля — 8 августа 1941 года)
Упорное сопротивление войск Юго-Западного и Южного фронтов замедлило наступление группы армий «Юг». В то время как войска группы армий «Центр» овладели Витебском, форсировали Днепр севернее и южнее Могилева и угрожали прорывом к Смоленску, группа армий «Юг» вопреки планам только передовыми отрядами 13-й танковой дивизии выходила на подступы к Киеву. Основные же силы 1-й танковой группы генерал-полковника фон Клейста находились в 100–200 км от Днепра, а пехотные соединения 6-й и 17-й полевых армий отстали от них на несколько суточных переходов. Еще более скромными оказались успехи германских и румынских войск в Молдавии. Им удалось лишь незначительно продвинуться на направлении Бельцы, Сороки и прорваться к Могилеву-Подольскому, а 9 июля они были остановлены в междуречье Прута и Днестра.