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9月14日，第98步兵师离开了普里皮亚特沼泽地和南方集团军群赖歇瑙的第6集团军，又走上了新的征途。它尾随着古德里安进行长途行军，向东北方的中央集团军群靠拢，准备攻打莫斯科。起初，人们由于离开了泥泞和沼泽而感到宽慰。他们看到机动车辆在奔驰，感到又回到了欧洲的文明生活。不过，在沙土层很厚的路面上行走，其劳苦非笔墨所能形容；多少马匹疲惫得一跛一拐地走着；车上所载的物品经常被扔掉；这些情景历历在目，使他们兴奋的心情又冷了下来。此时才是9月天气，而不久就阴雨绵绵，刮起寒冷的东北风。在疲倦不堪的步兵赶到之前，所有可以宿营的地方（尽管通常都是十分肮脏，爬满臭虫的房舍）已全被摩托化部队抢先占用了。如果夜晚能有遮身之处，不受寒冷侵袭，那么，白天的种种艰辛还是可以忍受的。当这一点享受也被剥夺时，士兵们感到自己落入了苦痛的深渊。渐渐地诸如刀片、肥皂、牙膏、鞋油、针线等这些普通的日用品也见不到了。9月23日，初次出现霜冻。由于雨淋、寒冷和缺少休息，病员增多了。正常情况下，有病可以住院。但因缺乏运输工具，所有的人都得步行，连病员也不例外。根本不可能把任何人留下，因为此地是以盗匪猖獗著称的。一天又一天地过去，没有什么两样。长长的队伍在倾盆大雨中顺从地默默无声地向前走着。除了马的鼻息声，吱吱嘎嘎的车轮声，以及强风从道路两旁冷杉中刮过时发出的吼声外，什么也听不见。
纳粹党的宠儿党卫军的遭遇也不妙。阿道夫·希特勒近卫师的侦察营在9月17日得到的补充兵员是军官六人，土兵九十五人。在整个秋季，侦察营的伤亡是军官二十六人，军士四十二人，士兵四百五十人，补充进来军官十一人，士兵一百八十五人，而其中军土仅仅一人。由于痢疾、黄疸病和白喉流行，病员比例上升，以致不久以后，这个营在没有得到上级批准或者上级不知道的情况下，开始私自征募库班的哥萨克人来补充空虚了的队伍。党卫军的指挥官在报告中尖刻地写道，即使在苏军最猛烈的炮火轰击下，党卫军的伤亡也是微不足道的，因为战场上的人数太少了。
由于战线广阔，机动预备部队不足，德军不得不把部队（尤其是步兵）用于扼守阵地，对付敌人不断增强的压力。8月末，苏军首次获得局部性胜利，有几个师闯入伊耳缅湖以南德军第16集团军的地域。再往南，9月5日，德军被迫放弃小小的耶耳尼亚突出阵地，向后撤退以便将战线拉直，减少伤亡。在9月余下的日子里，苏军对德军北方集团军群和中央集团军群采取了日益积极的行动。苏联空军出击也日益频繁。看来苏联不缺火炮和坦克，T34坦克使德军担忧害怕，因为37毫米反坦克炮对它不起作用。任何地方也看不到希特勒曾保证会出现的苏维埃政权崩溃的迹象。到9月26日，德军伤亡总数达到五十三万四千人，约占德军东线编制人数的百分之十五。象往常一样，步兵伤亡最重。不管怎么说，除第2装甲集群外，德军坦克的补充状况终于有了改善，坦克数量上升到编制致的百分之七十。推迟对莫斯科的进攻给后勤工作带来一些好处（尽管这种好处微乎其微），因为从哥美耳到罗斯拉夫尔、从明斯克到斯摩棱斯克和经过维切布斯克到托罗彼次等铁路线换轨的工作完成了，这使后勤供应情况有某些改善。在估量这些好处时，还应考虑到防守阵地中伤亡所引起的兵力上的巨大损耗和打防御战总是消耗大量火炮和迫击炮炮弹这两个因素。
战场上人力和装备不足，只不过是德国经济欠佳的征候。10月9日，德国陆军军需部长瓦格纳扼要地向哈尔德报告说，主要供应不足的是食品、人力和机动车燃料。各战场机动车辆的日常运行每月需油九万吨（不包括特殊用途和训练的需要量）而供油数量相差三千吨。预计储存的橡胶只够用到第二年3月。基辅之战的经验表明，每二万苏联俘虏需德军一个师来执行看守、分类、运送等任务。虽然敌人在战场上丢下大量良好的武器装备，但德军却找不到人来组织和领导收集工作。希特勒想象通过在基辅、维利基卢基、旧鲁萨和迭米扬斯克等地区的清剿行动使两翼的安全已得到保证，于是在9月6日，发出向莫斯科进军的第35号指令。这次作战的代号后来获悉叫“台风”行动。在俄国欧洲部分的中部，通常在9月下旬或10月初天气突然变坏，大雨使一切行动减缓速度或中断，直到10月和11月的霜冻使地面冻硬为止。通常在12月初，降雪已不再融化。在冬季任何时候都可能出现短暂的融雪期。这时，地面和道路又成了雪水和污泥的海洋。由于这一情况，发动和完成莫斯科战役成了一场与时间的赛跑。
“台风”作战的计划，主要由德军最高统帅部和包克的中央集团军群协商制定，各项计划都由希特勒审定批准。德国情报机关对于莫斯科正前方部署的苏军部队的判断，准确性大大提高，但仍有不完善之处。它认为苏军的战斗序列是：在前方部署的是铁木辛哥的西方方面军的七个集团军，在它的南面是叶廖缅科的布良斯克方面军的两个集团军。对后方的苏军部队情况则一无所知。西方方面军的兵力估计为七十到一百个师，结果证明与实际兵力相差无几。首都莫斯科方向上匆忙建立起来的防线从空中是很容易查明的。
包克的任务是，在攻打莫斯科之前首先歼灭当面苏联军队。德军计划的基本内容是，以斯摩棱斯克…莫斯科这条线在中央做为基准线兵分两路进行钳形包围，两军将在苏军后方约八十英里的维亚兹马会合。这与从前在明斯克两翼包围苏军的做法大致相似。北路军编有施特劳斯的第9集团军和他指挥的赫特第3装甲集群，也就是原来向明斯克和斯摩棱斯克挺进的德军北翼。北路军共有二十三个师，其中有三个装甲师和两个摩托化师。南路军编有克鲁格的第4集团军和赫普纳的第4装甲集群（此时古德里安仍远在南方）。第4装甲集群（欠一个装甲军）是从北方集团军群调来的。第4集团军（第4装甲集群归它指挥）有二十二个师，其中五个装甲师、两个摩托化师。一当维亚兹马包围圈形成，第9集团军和第3装甲集群将向东北，即沿别累伊…尔热夫…加里宁这条轴线运动，从北面包围莫斯科，并切断莫斯科与西北方面军和列宁格勒地区的联系。德军第4集团军同第4装甲集群将从罗斯拉夫尔出发，经维亚兹马到尤赫诺夫，然后向莫斯科挺进。
古德里安的第2装甲集群（不久，番号即改为第2装甲集团军）又被调回北方，与它同行的有来自乌克兰的魏克斯的第2集团军。不过，时间不允许这支部队在斯摩棱斯克这个重要地区集结。因此，决定令古德里安的部队从格卢霍夫地区向东北，即莫斯科以南的奥廖尔和土拉发动进攻。古德里安共有三个装甲军和两个步兵军，他的十五个半师中有五个装甲师和四个摩托化步兵师。古德里安的左翼作为向东北进军的一个组成部分，将绕过叶廖缅科的布良斯克方面军的后方。在古德里安的左侧，魏克斯的第2集团军（共八个师）成为连结第2装甲集团军和第4集团军的纽带。它将东进与古德里安的左翼部队在布良斯克会合，完成对叶廖缅科的布良斯克方面军的包围。古德里安将在9月30日发动进攻，两天以后，其他集团军将接着进攻。
赫普纳在罗斯拉夫尔附近接管了原属于古德里安的一个装甲军。从克莱斯特的第1装甲集群调出一个装甲军给古德里安做为交换。伦斯德特的南方集团军群共调给包克的中央集团军群九个师，其中有两个装甲师，两个摩托化师。仅仅八周以后，当南方集团军群遭到苏军猛烈反击时，他才懊悔不该调出那么多兵力。李勃也不得不从其北方集团军群中调出五个装甲师两个摩托化师，以及里希特霍芬的第8航空军。此后，北方集团军群在列宁格勒附近和整个东北地区便丧失了主动权。曾答应把驻法国的一个步兵师、西班牙蓝色师和两个伞兵团调给北方集团军群，但这不足以弥补其调出的兵力。李勃对任务尚未完成就调走其兵力表示抗议。陆军总部对此置之不理，看来它确信攻打莫斯科即可解除苏军对北方集团军群的全部压力。事实上，中央集团军群的进攻反而增加了苏军对李勃的压力，因为克里姆林宫力图在北方、在乌克兰发动反攻来拯救莫斯科。
德军的攻势再次有夭折的危险。德军用削弱北方集团军群和南方集团军群的办法把中央集团军群的兵力增加到七十个师，其中有十四个装甲师、八个摩托化步兵师。空中支援由凯塞林的第2航空队提供。该航空队由第2和第8航空军组成，共有三十二个航空大队，飞机一千架左右。当时整个东线可供使用的飞机是二千四百架。9月末，德军情报机构估计守卫莫斯科的苏军兵力多达八十个步兵师、十一个坦克兵团师或旅）和九个骑兵师。苏德前线的苏军飞机估计只不过一千一百架。中央集团军群的战线长达四百多英里。包克留作集团军群预备队的兵力不到两个师。陆军总部根本没有预备队。
7月22日夜间，莫斯科首次遭到空袭，以后连续两天夜间又遭空袭。此时德军已抵达斯摩棱斯克，克里姆林宫日夜等待着德军最后向莫斯利进攻。苏联政府征用民工在莫斯科以西两道防线上急如星火地构筑工事。民工中有四分之三以上是妇女。前一道防线称做维亚兹马防线。它的最北端在奥斯塔什科夫以东约三十英里处，据瓦尔代山不远，中间穿过维亚兹马以西地区，最南端在基洛夫以南，全长二百余英里。后一道防线叫莫日艾斯克防线，在莫斯科以西约八十英里，自沃洛科拉姆斯克至提赫文，长约一百六十英里。此外，在莫斯科以西还有四道弧形防线。防守莫斯科接近地的任务被赋予西部战区。战区司令员是铁木辛哥，至9月中旬，他又被调至乌克兰。西部战区北邻西北方面军，以奥斯塔什科夫为界，南靠西南方面军，以沃洛日巴为界，从北到南，防御正面宽约四百五十英里。战区内有三个独立的方面军。其中主要的方面军是西方方面军，由科涅夫指挥，部署在维亚兹马以西六十英里处，从奥斯塔什科夫湖起至斯摩棱斯克东南约四十英里处的耶耳尼亚。西方方面军由六个集团军组成。预备方面军复由布琼尼临时指挥（他新近由西南战区调至此地），也是由六个集团军组成，部署在科涅夫的西方方面军后方大致在维亚兹马那条线（北起奥斯塔什科夫附近伏尔加河的源头，南至耶耳尼亚）上，成纵深梯次配置。预备方面军，除左翼的部队例外，与敌人没有接触。在左翼，它的两支部队，即拉库金的第24集团军和索宾尼科夫的第43集团军，把西方方面军与布良斯克方面军连接起来。布琼尼担任实际指挥的日子不会太长，只要一出现开战的迹象，他就会被替换掉。
在预备方面军的南面，越过罗斯拉夫尔…基洛夫铁路线，是叶廖缅科的布良斯克方面军。布良斯克方面军的编成内，当时有彼得罗夫的第50集团军、克列泽尔的第3集团军和哥罗德尼扬斯基的第13集团军以及掩护左翼侧的叶尔马科夫的集群。据说，西部战区有八十三个师、九个骑兵师、十三个坦克旅，共八十万人、七百七十辆坦克和三百六十架飞机。
直到9月下旬，西部战区还没有意识到德军将对它发动主要攻势，对此，希特勒的变幻莫测的战略又得负主要责任，甚至迟至9月的第三周，德军兵力仍很分散。他们刚完成对基辅的包围，在伊耳缅湖以北仍在进行激烈的战斗。在9月最后一天，对莫斯科进行了这次攻势的第一次突击，这使苏军最高统帅部感到意外。苏军肯定了德军意图之后，立刻停止了一切进攻，当然，这些进攻只是局部性的，目标也都有限。它所有的部队都转入了防御，匆忙准备对付德军的进攻。各级部队都组建了预备队作为反攻和纵深防御之用。战区也组建了预备队，由当时一位方面军副司令博尔金指挥。兵力是从第19、第20、第24和第32集团军抽调的。任何样式的机动防御都在禁止之列，部队奉命死守阵地。
9月30日，古德里安的第2装甲集群以前方的三个装甲军进攻叶尔马科夫的翼侧，它们全部集中在相当狭窄的正面上，冒着苏联空军散乱的轰炸，在第一天借助于良好的天气向前推进五十余英里。德军步兵负责保障翼侧，并清除抵抗枢纽。到10月3日，哥罗德尼扬斯基的苏军第13集团军在企图堵住德军装甲部队打开的缺口时，被赶到北面。第二天，苏军后方约一百三十英里的奥廖尔落入德军手中，在此期间，德军左翼的莱梅尔森的第47装甲军突然掉头向北，准备从后方包围叶廖缅科的布良斯克方面军。德军为获得这些胜利所付的代价甚微，可是，当苏军指挥官惊魂稍定时，苏军的抵抗加强了。扎哈尔金的第49集团军原作为预备队部署在后方，即土拉以西的莫日艾斯克一线，这时奉命前出夺回奥廖尔，但为时已晚，战局发生了变化。
10月1日，当古德里安的进攻所造成的威胁已很明显时，斯大林派出列柳申科接管姆岑斯克和奥廖尔的防务。列柳申科曾被任命为第1特别警备步兵军军长，但手下无兵，因为尚未调集部队。他从莫斯科出发时，只带了一个摩托车团，这是唯一的一支成建制的部队。据他本人说，他在土拉炮兵学校又收集到一些火炮，用土拉市公共汽车牵引。可是，他与友好的慈祥的沙波什尼科夫经常保持电话联系。沙波什尼科夫开始由公路和铁路给他输送零星的部队和分队，答应给他提供卡秋莎火箭炮，条件是不能冒险把火炮丢给敌人。首批从列宁格勒到达姆岑斯克车站的部队是卡图科夫第1坦克旅的部分兵力，它装备的主要是KV型和T34型坦克。这支部队在步兵的支援下于10月6日在姆岑斯克附近通往土拉的大道上，莽莽撞撞地闯入古德里安右翼的施韦彭堡的第24装甲军，接着便是激烈的战斗。在古德里安第2装甲集团军的左侧，第17装甲师已经占领布良斯克市，从而使罗斯拉夫尔到奥廖尔的德军公路和铁路补给线畅通无阻。当晚在中央集团军群的战线上初降冬雪。
德军对布良斯克方面军的包围行动取得了令人满意的进展。在西面，魏克斯的第2集团军的步兵稳步地向迭斯纳河前进。他与左侧的第2装甲集团军紧密配合，在布良斯克以南完成了对克列泽尔的第3集团军的部分部队和哥罗德尼扬斯基的第13集团军的包围；在布良斯克以北，也完成了对彼得罗夫第50集团军的部分兵力的包围。10月10日，古德里安接到中央集团军群新的命令。命令详细地列出许多任务，包括清剿布良斯克南北包围圈里的敌人，夺取布良斯克东南大约五十英里的库尔斯克，继续向土拉进军等。全部任务立即执行。古德里安意识到（很可能他是对的）这些命令是来自高于中央集团军群的司令部。当他要求给这些任务以某些优先照顾时，却不予答复。由于天不停地降雪，雪随落随融，地面和道路不久就成为深陷的泥潭，从而使机动作战根本无法进行。车队又一次停顿不前。用飞机给那