直接开赴前线。苏军以大量的预备队和补充兵员加了西方面军的力量，同时将布良斯克方面军撤销。各方面军受领命令扼守所占领的地区，阻止德军从西北和西南迂回莫斯科12月13日开始，苏联的寒冷冬降临，随着大地封冻，德陆军总参谋长哈德尔在zhōng yāng集团军群总召开了各军团参谋长会议，下达了“1941年冬季攻势命令”zhōng yāng集团军群为此共集中了51个师。担任正面攻击任务的是克鲁格的第4集团军，其左面是霍特的第3装甲兵团和赫普纳的第4装甲兵团，其任务是分别从北方和西方包围莫斯科；右面的古德里安的第2装甲军团则从南方向莫斯科包围。

11月14日，斯大林和沙波什尼科夫下达命令，让中械集团军行反突击的命令。朱可夫是不同意这样作的，但斯大林急于想要振奋苏联军民的士气，再次不顾朱可夫的反对。

反突击是由罗科索夫斯基的第16集团军和扎哈尔金的第49集团军行的，反突击的目标是沃洛科拉姆斯克地区和纳腊河下游地区的德军北翼和南翼。

这两个装备了先中械武的集团军战斗力提升很大，M28A3主战坦克碰上德军的三号、四号坦克以及俘获自苏军的T34等坦克后，几乎对这些坦克是一边倒的屠杀，德军第十七装甲师顿时遭到重创。

尽苏军取得了局战斗的胜利，但毕竟装备的中械武太少，苏军亦不太适应中械装备，加上苏军以战略防御为主导思想，此举除牵制了克鲁格的分兵力以外，对德军主力影响不大。德军很清楚苏军为了保护莫斯科侧翼，不敢贸然击，所以避免跟其正面战，而是迂回至其他方向继续攻。

12月15日至18日，德军经过调整和补充后，向莫斯科重新发起攻。德军在加里宁沿克林、罗加切沃方向和图拉方向分别实施主要突击企图从北面和南面迂回莫斯科。

12月17日，以斯大林为首的苏联最统帅下发了第0428号命令，该命令的目的是摧毁和焚烧前沿的所有居民区，开始焦土战争。

12月底，德军付了大损失的代价，前到莫斯科运河，攻陷加里宁。莫斯科附近的战斗变得越来越激烈，苏军派了无数新兵和自愿者，甚至一个个的妇女营也投到德军的机枪炮火中。

苏军经过12月底到次年初的顽抵抗和多次反突击战斗后，成功的阻止了德军占领莫斯科的企图。苏军虽然经常在危急状态，但终于依靠倾国之财力力，在付大的伤亡代价后，终于持了下来并消耗了德军。

仅从12月16日到次年1月5日这二十天的战斗，德军在莫斯科附近就死伤超过15万余人，损失坦克约2800辆、火炮2300门、飞机近1500架。其中德军坦克大分被苏军装备的中国造M28A3坦克和Z29反坦克战车以及大量的反坦克狙击枪、反坦克火箭弹所摧毁，损失的飞机基本上都是被歼十战斗机和地面大的防空炮击落的。只有德军的火炮阵地是苏军以血之躯和顽的神意志反击成功的。

另外，1941年底到1942年的冬季，就算以俄国人的标准来看都异常地严寒。德军因战线过长，补给不足，战役中消耗过大，既没有设防御阵地和战役预备队，又无在冬季条件下作战的准备。11月上旬冬，虽然路能够使用，但德军的冬季装备不足，由于认为在冬前就能结束战事。保衣服和白伪装服都不足，坦克和其它车辆的发动机和油箱都因为低温而不能启动，使得德军士气遭到严重挫折，相反苏军的士气却渐渐涨起来。