Mặc dù đã điều cả lực lượng dự bị và huy động cả sự tham gia của hai tập đoàn quân 2 và 8 nhưng Tập đoàn quân xe tăng 4 (Đức) vẫn để mất Kiev và không lấy lại được. Tổn thất của hai bên đều rất lớn. Quân đội Đức Quốc xã mất 18.212 người chết và mất tích[13], 52.631 người bị thương[13]. Theo các tài liệu Liên Xô thì chỉ tính riêng từ ngày 3 đến ngày 6 tháng 11 năm 1943, thương vong của quân đội Đức Quốc xã trong trận Kiev lên đến 15.000 chết, 6.200 bị bắt, 286 xe tăng bị phá hủy và 156 máy bay bị bắn rơi.[14]. Quân đội Liên Xô có 32.934 người chết, 88.003 người bị thương.[15] 2/3 số thương vong xảy ra trong các trận đánh vượt sông tại các đầu cầu Bukrin và Lyutezh.[16]

Mặc dù Hồng quân đã không thành công trong việc cắt đứt tuyến đường sắt nối Vinitsa (Sở chỉ huy Cụm Tập đoàn quân Nam) với Minsk (Sở chỉ huy Cụm tập đoàn quân Trung tâm) để chia cắt hai cụm tập đoàn quân này, nhưng họ đã giải phóng Kiev, phá vỡ phòng tuyến sông Dnepr và tiêu diệt một số lớn quân Đức thuộc Tập đoàn quân xe tăng 4. Về phía mình, quân Đức đã giữ được tuyến đường sắt và gây ra tổn thất nặng cho Hồng quân Liên Xô. Nhưng các chiến dịch của Quân đội Liên Xô vẫn không dừng lại. Và ngay sau khi Quân đoàn xe tăng 48 (Đức) phải rút về hậu tuyến để củng cố và bổ sung lực lượng, Hồng quân đã mở Chiến dịch Dnepr–Carpath ngay đúng 1 ngày trước ngày Giáng sinh (24 tháng 12 năm 1943). Đến ngày 3 tháng 1 năm 1944 Hồng quân đã đẩy quân Đức về biên giới cũ của Liên Xô (biên giới Liên Xô-Ba Lan năm 1939).

Việc chiếm được Kiev và các vùng phụ cận đã tạo điều kiện cho Quân đội Liên Xô có được một bàn đạp chiến lược ở hữu ngạn sông Dniepr. Sử dụng bàn đạp này cùng bàn đạp Znamenka - Krivoy Rog ở phía nam, chỉ 1 tháng sau, các phương diện quân Ukraina 1 và Ukraina 2 đã tiến hành thành công chiến dịch Korsun-Shevchenko ở hữu ngạn sông Dniepr, hợp vây tiêu diệt phần lớn Tập đoàn quân xe tăng 1, Tập đoàn quân 8 và Cụm tác chiến Stemmermann của quân đội Đức Quốc xã, đánh quỵ cánh Nam của Cụm tập đoàn quân Nam (Đức), buộc cụm này phải rút lui về hướng Hungaria-Romania và được đổi thành Cụm tập đoàn quân Nam Ukraina 2 tháng sau đó.