В ходе наступления на Киев противнику удалось рассечь на части и окружить 58-ю стрелковую дивизию 12-й армии, но, сорганизовавшись, части дивизии нанесли сильный удар по противнику и вышли из окружения. Соединившись с другими подразделениями 12-й армии, дивизия сдерживала противника на реках Тетерев, Здвиж, Ирпень и под Киевом. Отход частей 58-й дивизии прикрывал экипаж бронепоезда № 56, сдерживавший натиск 2 тыс. кавалеристов противника с 8 орудиями. В районе станции Коростень противнику удалось выйти в тыл бронепоезда и перекрыть железнодорожный путь сброшенным с рельсов маневровым паровозом. Однако после упорного боя экипажу бронепоезда удалось, оттеснив противника и расчистив путь, выйти из окружения.

Хотя противник продолжал продвигаться в глубь Украины, советские 12-я и 14-я армии, понесшие значительные потери, все же не были разгромлены и сохранили фронт. В ходе боев и частично от болезней польская армия, по официальным данным Главного командования Польши, потеряла в течение апреля 1920 г. 190 офицеров и 13,7 тыс. солдат. Упорное сопротивление советских войск и отход их к Киеву и Одессе в расходящихся направлениях заставили ударную группировку противника распылять свои силы, растягивая фронт наступления. Попытки поляков окружить 12-ю армию на пути к р. Тетерев оказались безуспешными. Тогда противник решил уничтожить ее в Киеве, наступление на который началось в ночь на 6 мая. Не имея сил для удержания города, 6 мая 1920 г. 12-я армия оставила Киев и отошла на восточный берег Днепра. 8–9 мая польские войска захватили плацдарм на левом берегу Днепра в районе Киева, а попытки 12-й армии отбросить противника за реку не удались. Одновременно противник продолжал теснить части 14-й армии, которые также оказывали упорное сопротивление, неоднократно переходя в контратаки.

Контратаки 12-й армии на восточном берегу Днепра, сохранение устойчивого фронта советскими войсками, отсутствие у противника резервов для развития дальнейшего наступления и наступление войск Западного фронта в Белоруссии привели к постепенной стабилизации фронта, который сложился к 16 мая. Польскому командованию не удалось добиться решающих успехов и уничтожить по частям 12-ю и 14-ю армии. Польская ударная группа из-за больших потерь и распыления войск на широком фронте была значительно ослаблена. Как признал 15 мая Ю. Пилсудский, «мы ударили кулаком по воздуху — прошли большое расстояние, а живой силы противника не уничтожили». Собственно, также оценивает итог похода на Киев и французский исследователь Сен-Дизье: «Польские армии не уничтожили даже тех нескольких дивизий, которые им противостояли. Вместо того, чтобы начать наступление левым крылом непосредственно южнее Припяти и попытаться отрезать большевистские силы от мостов у Киева, наступление происходило почти фронтально, через Казатин и Бердичев, прямо на Киев. Советские отряды быстро оторвались и перешли на восточный берег Днепра… Польское наступление попало в пустое место, не причинив противнику серьезных потерь». Войска Юго-Западного фронта в результате организованного отхода вышли из-под удара, что наряду с расширением линии фронта привело к срыву замысла противника, сковало его главные силы и позволило войскам Западного фронта подготовиться к наступлению.

В оккупированных районах Украины захватчики грабили население, сжигали целые деревни, расстреливали и вешали ни в чем не повинных граждан. Пленных красноармейцев подвергали пыткам и издевательствам.