为路途遥远从德国赶来，补充的为数不多的新兵很晚才能到达前线参见哈尔德9 月9 日战争日志：“我们在东线缺二十万人，除了用康复的伤员来解决这个问题之外，别无他法。”。士兵们仍然认为他们比敌人强大，准备全力以赴投入战斗，他们的高昂士气在一定程度上弥补了种种缺陷。
补给线越拉越长，而机械化运输能力又大大减弱。铁路是在通行，直通到斯摩棱斯克和托罗佩茨，但是运输量不大，拉得很长的前线得不到足够的补给。然而，将足够的补给品运至前线附近的补给品堆集所，以满足前线部队基本的需求，却证明是可能的。
与中央集团军群相对峙负责保卫莫斯科的苏军主力是“西方方面军”（从七月二日起由铁木辛哥元帅任司令员，司令部设在维亚兹马）。该方面军由六个集团军组成，共有四十五个步兵师、六个装甲师和三个骑兵师。另有五个集团军留作预备队。面对中央集团军群防线南端的是“布良斯克方面军”，它由三个集团军组成，共有二十个步兵师、三个装甲师和三个骑兵师。由于缺乏俄国的官方数字，无法断定陆军总部和各有关集团军群根据当时的情报所作的这个估计是否准确。
但是，有一点是肯定的，那就是这些部队中的一部分已经进入战斗，并遭受了沉重打击，因而不再是齐装满员了。不过，俄国人似乎还能够不断投入新部队参见哈尔德8 月8 日战争日志：“战争初期，我们对付着敌军大约二百个师，现在已达到三百六十个师。当然，这些师不是按我们的标准装备的，而且从战术上来说，他们得到的指挥也往往不当，但问题是——他们摆在那里！我们打掉他们多少个师，他们就补上多少个师。俄国人之所以争取到时间是因为他们能就近解决自己的兵源问题，而我们离开自己的兵源却越来越远。”。虽然这些新部队并不都是装备齐全、训练有素，但是俄国人还是成功地在莫斯科前方建立了一道十分强大的防线。德国进攻部队要想攻克莫斯科，首先面临着摧毁这道防线的任务。俄军尽管一再失利，在人员、物资上蒙受了重大损失，其战斗力依然很强。特别是俄国的新式T —34型坦克，在战场上出现的越来越多，确实使德国正在使用的反坦克武器难以对付。俄国人修建了一种纵深配置的防御阵地网，重点摆在斯摩棱斯克一莫斯科公路沿线，大批居民还被征调来帮助构筑工事。情况已十分明显，尽管有些师已调到南、北两翼，俄国的坚强核心部队仍然在挡住莫斯科的通路（据俄国宣布，俄国西部战线所有部队的百分之四十以上在集中保卫莫斯科）。
当部队向前运动占领新阵地时，集团军群司令部有充足的时间来研究上级赋予的任务，并向参战的集团军司令、装甲集群司令下达适当的指令。俄军仍然占据着德第四、第六集团军当面加固了的防御阵地，不时发动局部进攻向德军施加压力，不过显而易见，他们暂时无论如何也发动不了真正大规模的进攻。九月二十六日，中央集团军群发出以下进攻命令（摘要）：
1 ．经过长时间的等待之后，集团军群准备再次发起进攻。
2 ．第四集团军（第四装甲集群归其指挥）将主攻罗斯拉夫耳一莫斯科公路的两侧。突破后，将掉转过来以强大部队进攻维亚兹马两侧的斯摩棱斯克一莫斯科汽车公路，同时保护东部翼侧。
3 ．第九集团军（第三装甲集群归其指挥）将突破汽车公路与别洛耶地区之间的敌军阵地，向维亚兹马一尔热夫铁路线推进。主攻将由机动部队在步兵不间断的强有力的支援下，朝霍尔姆方向进行。然后，准备从第聂伯河下游以东转向维亚兹马及其以西的汽车公路，同时保护其东侧。集团军的北翼也需要保护。要夺取叶特基诺通往别洛耶的公路，用来运送补给品。
4 ．在第四、第九集团军的内国，叶利尼亚地区与汽车公路之间，如无进攻这些防线的可能，就发动佯攻；并进行有限目标的集中强攻，以尽可能牵制住敌军。
5 ．第二集团军将保护第四集团军的翼侧。为此目的，它将把主要力量放在北翼，突破杰斯纳阵地，朝苏希尼奇一梅晓夫斯克方向推进。第二集团军要抵御来自布良斯克城与工业区方向的进攻。只要采取突然袭击能夺取布良斯克工业区（特别是它的铁路、桥梁），那就应该不顾与第二装甲集群的分界线而抓紧夺取。
6 ．第二装甲集群在进攻开始前两天展开，它将越过奥廖尔一布良斯克一线向前挺进。其右翼部队将停留在斯科普与奥卡地段。左翼部队将从南面攻占杰斯纳阵地，协同第二集团军吃掉杰斯纳东南弯曲部的敌人。布良斯克城镇与工业区将由机动部队攻占，如有可能要一举成功。否则就将其暂时封锁，待以后由第三十五军协同空军夺取之。
7 ．分界线……
8 ．南方集团军群将令其北冀（第六集团军）向东推进，抵达哈尔科夫以北。北方集团军群将动用第十六集团军占领舍达尼亚湖以北至伊尔门湖一线。
9 ．加强了的第M 航空队将摧毁集团军群当面的俄国空军，全力以赴地支援各集团军和装甲集群的进攻。对莫斯科地区工业目标的袭击要服从这些任务，并且只有在地面部队的总形势允许的情况下，才能进行。为了阻碍敌补给品与增援部队的运输，要坚持不懈地攻击从布良斯克一维亚兹马一尔热夫一线起通往东部的各条铁路线。
10．我将根据我九月二十四日给诸位司令的指令确定展开的日期与时间。
冯·包克（签名）
这就是说，第四集团军将由第四装甲集群协同，突破斯摩棱斯克－莫斯科汽车公路两侧的敌人防线，然后转向布良斯克；而第九集团军将由第三装甲集群协同，向霍尔姆方向推进。尔后转向位于第聂伯河上游以东的维亚兹马，在那里同第四装甲集群联系。第九集团军必须保护自己的北翼，因为北方集团军群的南翼没有足够的兵力担负这个任务。第四、第九集团军所属的步兵军要遂行的全部任务暂时是从正面牵制敌人，只有当两个装甲集群向前推进到足够远的地方，从后方封闭包围圈时，它们才能向前移动。第二装甲集群和第二集团军的强攻要在更南的地区进行，并且暂时不参加对布良斯克的强攻；第二集团军将突破布良斯克西北的杰斯纳阵地，向苏希尼奇进军，第二装甲集群将从格卢霍夫地区越过奥廖尔一布良斯克一线发起攻击。布良斯克地区的敌人将由第二装甲集群和第二集团军的内翼部队进行围歼。此后，德军的目标是长驱直入莫斯科西南地区。第二装甲集群由于展开地点遥远而需要额外时间方能按时赶到主攻前线。因此，它必须在集团军群其他部队发起进攻前两天开始展开。南面的翼侧将得到在奥博扬以远推进的南方集团军群北翼撤保护。集团军群预备队相对较弱，编成内有一个装甲师，一个机械化步兵团和一个机械化旅。
从南北两个方向开进的部队的集中和展开并非一帆风顺。被迫脱离基辅战役的第二装甲集群首先得攻克其展开地域，第二集团军的部分师一度受到牵制。从北方集团军群调来的部队到得很晚，他们的路线是穿过第九、第四集团军那些东西方向的交通线。为了加快速度，陆军总部直接负责这次调遣。由于时不可失，中央集团军群决定在十月二日发起攻击，尽管初步展开还没有完全结束。第二装甲集群定于九月三十日展开。希特勒发布的一道指令强调了这次军事行动的重大意义，指令最后说到：“今年最后一次大决战将给敌国以及整个战争的煽动者英国以毁灭性打击。我们消灭了这个敌国，就是消灭了英国在欧洲大陆上的最后一个盟国。同时，我们将替德意志帝国和整个欧洲消除一个危险，这个危险是自匈奴时代和蒙古人入侵以来最可怕的。因此，在以后的几个星期里，德国人民将比以往任何时候都紧紧地跟你们站在一起。”第二天，希特勒向德国人民和全世界宣布：“今天我宣布——因为我第一次有资格宣布：敌人已被打垮，永远也站不起来了。”
官兵们都深知这一决定性时刻的意义，他们都准备竭尽全力，决一死战。这次行动的代号是“台风”，清楚地表明了人们对它寄予的期望。
莫斯科战役在指定日期—一九四一年十月二日发起。第二装甲集群成功地突破了敌人的南翼。它掩护着自己无保护的南侧，于十月三日逼近奥廖尔，同时其左翼转向布良斯克。其他集团军也转入进攻，向莫斯科汽车公路两侧发动突然袭击，在俄国防线的纵深打开了缺口。很快便形成了两个大包围圈，一个在南部的布良斯克，一个在北部的维亚兹马。但是，俄军随即应战，把所有预备队都派到了前线。俄军拼死作战，不过未能制止担任两路夹击的两个装甲集群于十月七日在维亚兹马周围的合围。因此，俄国三个集团军的大批部队被包围。德国将军们从过去的经验中吸取了教训，这一次包围圈的东部边缘被有效地封锁住了，因而包围圈中的扫荡行动到十月十三日就完成了。在南部，第二装甲集群（十月六日重新命名为“第二装甲集团军”）从东面攻占了布良斯克市区，但是在这里却尝到了缺乏一支预备的装甲部队的苦头。第二集团军虽然奋勇作战，仍然无济于事。象在维亚兹马一样，这里也有三个俄国集团军被包围，但是德军未能在布良斯克以北地区合围。大批被围部队为了突围不断发起攻击，而且还成功地突围出去。在这同时，第二装甲集团军力图在东北部继续前进，但在十月六日，正被用于进攻图拉这一主要军事行动的第二十四装甲军的先头突击部队遭到了敌军的顽抗，并且碰上了大批 T—34型坦克，德军的前进便暂时受阻。
第二、第四集团军的内翼穿过布良斯克与维亚兹马之间已被打开的缺口，经苏希尼奇向莫斯科方向推进。第九集团军在东北部也取得了缓慢的进展。
十月七日，陆军总司令冯·勃劳希契陆军元帅来到中央集团军群司令部，商讨战事的进一步发展。到这时，南方集团军群已在马里乌波尔包围了敌强大部队，并令其左翼部队向哈尔科夫方向前进。从北方集团军群也传来令人满意的战地报告，它的部队已于十月六日占领了萨烈马岛。因此，勃劳希契能够集中考虑中央集团军群的前景。由于准备充分，部队士气高昂，该集团军群的军事行动进行得有条不紊。现在的主要任务是让那些未受领牵制被围之敌的所有部队朝莫斯科方向追击敌人。人们希望，这一次能有足够的力量同时完成两项任务：结束包围圈里的扫荡行动，同时继续向莫斯科进击。
因此，根据十月七日的讨论，陆军总部命令德军继续进行对莫斯科方向的军事行动。第二装甲集团军将向图拉挺进；第四集团军（编成内有新组建的第七、第八两个军）将向卡卢加进军，同时利用第四装甲集群能够腾出的部队来摧毁俄军在莫扎伊斯克的防御工事。此外，还必须完成两个包围圈内的扫荡行动：布良斯克包围圈由第二集团军完成，维亚兹马包围圈由第四集团军完成。第九集团军这里，冯·包克的观点与陆军总部的命令不一致——将利用第三装甲集群向瑟切夫卡挺进作为朝东北方向进军的掩护，然后准备倾注全部力量向加里宁和尔热夫方向运动。总之，陆军总部想消灭前进迟缓的北方与中央两个集团军群内翼的当面之敌，而冯·包克却要以全部兵力强攻莫斯科来援救北翼。
这道命令刚刚发出，天气就突然起了变化，虽然即使这时德国追击部队还进展顺利。士兵们深知利害关系，他们在越来越深的泥淖中挣扎前进。虽然还在取得进展，但是前进速度却越来越慢。特别是在南翼，第二装甲集团军的强攻本来大有迅速将莫斯科和南方切断之势，现在却停顿了下来。初雪降落。由于缺乏燃料，部队前进受到延误。燃料得通过奥廖尔至图拉这条遭到轰炸未铺石子的公路运到前方，这条公路布满弹坑，现又泥泞不堪。在布良斯克包围圈内，敌人正在向第二装甲集团军的西侧大施压力，必须调遣大量部队迎击。因此，前方进击点目前还没有超过姆岑斯克。到十月中旬，包围圈里的扫荡行动已经结束，据报道，经布良斯克通往奥廖尔的重要补给公路已清除了敌军。但是，由于包围圈内被包围的俄军炸毁了许多桥梁，严重的破坏了路面，这条公路暂时不能使用。多少个宝贵的日子过去了，第二装甲集团军才得到补给，继续进攻。
到十月中旬，第四集团军的先头部队（第十三军）抵达卡卢加以东地区，其左翼逼近莫扎伊斯克。但在这时，第四集团军的当面出现了俄国新部队，他们甚至到处进攻，严重阻滞了德军的行动。到十月十四日，第四集团军的后方部队完成了维亚兹马包围圈内的扫荡行动，开始为东进而调整部署。第九集团军被指令经尔热夫向加里宁进军，其意图很可能是为了向前推进中央、北方两个集团军群的内翼部队，同时援助那些进攻莫斯科的北翼部队，切断重要的莫斯科－列宁格勒铁路线。但这又是一次分散而不是集中兵力的行动，要是把第三装甲集群放在克林与伏尔加大坝之间，倒可能更好一些。那样，装甲部队就可以利用那座水库大大逼近莫斯科，而第九集团军的步兵就能跟北方集团军群的南翼部队建立联系。现在，第三装甲集群卷入了跟加里宁附近敌强大部队的交战，而不是尽可能迅速有力地向莫斯科北郊前进。
尽管如此，还是取得了很大成功。十月中旬，官兵们对前景感到乐观。实际上，德军向莫斯科的进军已完成了三分之二的路程，钳形突击获得了意外的巨大成功。中央集团军群发布的指令声称，俘虏了六十七万三千人，缴获了各种口径的火炮三千五百门、坦克一千二百辆。据估计，有八个俄国集团军——包括七十三个步兵（骑兵）师、十三个装甲师（旅）——被歼灭。早在十月九日，德国新闻办公室主任曾公开宣布，东线已得到军事解决，俄国被击溃了。对于德国人民来说，这是特大喜讯。他们都欣然接受，信以为真。俄军确实遭到惨重失败，苏联政府将其办公地点迁到莫斯科以东的五百六十英里远的伏尔加河上的古比雪夫，虽然斯大林与一个小小的参谋机构还留了下来。一百万居民被迁出，工厂里的工人拼命苦干以使首都进入防御状态。
大致在这同时，南方集团军群也取得了成功。它在马里乌波尔包围了大批俄国部队，其第十七、第六集团军进展迅速。哈尔德十月八日日记里有一段话很能说明问题。它说德军自（六月二十二日）开战以来，在东线的总损失是五十六万四千七百二十七人，相当于参战总兵力三百四十万人的百分之十六点六一。同一天，哈尔德对于德军夺取莫斯科的前景作了以下判断：“敌人还要调来更多部队保卫莫斯科——特别是从北面。但是，从各地匆忙聚集起来的部队并不足以排除德军攻势带来的严重威胁。因此，只要指挥与天气没有问题，我们能成功地包围莫斯科。”这种乐观的看法在当时似乎并不过分，但是令人遗憾的是，后来还是证明过分了。
十月十四日，陆军总部发出新指令，命令德军将莫斯科紧紧包围起来。第二装甲集团军将绕过莫斯科，从南面、东南和东面封锁敌人的