閱兵式開始了：最先走過列寧墓接受檢閱的是身穿呢大衣、頭戴皮軍帽的軍校學員方隊，接著是穿著白色帶帽雪地偽裝服的摩托化步兵分隊，穿著深藍色呢大衣的水兵方隊……最後是坦克編隊隆隆駛過紅場，那馬達的轟鳴和履帶轉動所產生的巨響，震撼了紅場，並傳向遠方的前線。斯大林默默地佇立著，目送著從列寧墓前列隊走過的隊伍，他們大多數就這樣帶著莫斯科市民的期望，直接從紅場開赴正在鏖戰的前線。
與此同時，希特勒正在設於臘斯登堡的“狼穴”大本營裏，滿心歡喜地等著博克能夠給他帶來攻占莫斯科的好消息，令他萬萬沒想到是，竟然等來斯大林在紅場閱兵這樣一個絕妙的“好消息”。
斯大林在紅場閱兵的消息，傳到希特勒的耳朵裏時，已是當天傍晚了。聞聽此言，希特勒大發雷霆：“簡直令人難以置信，斯大林竟然能在德國空軍的機翼底下檢閱部隊!這是對帝國空軍的公然蔑視、蔑視!……”希特勒歇斯底裏發作了一陣子，覺得還不足以消除心頭之恨，於是大聲喊道：“哈爾德，你馬上與博克聯係，問問他，為什麼在今天放過了俄國人？難道他對俄國連最起碼的常識都沒有嗎？不知道11月7日這一天對他們有多麼重要，因而對我們來說也就十分重要嗎？紅場閱兵……這是一種挑釁，赤裸裸地挑釁!對這種挑釁，隻能是加倍懲罰他們！告訴博克，今天晚上必須對莫斯科實施最猛烈的空襲！”盛怒之下的希特勒立即調兵遣將並敦促博克再次從地麵進攻莫斯科。
按照希特勒的要求，在新的進攻莫斯科的計劃中，德軍將組成兩大重兵突擊集團，從莫斯科的西北和西南兩翼實施突擊。赫普納的第4裝甲集群與賴因哈特的第3裝甲集群並攏，在施特勞斯第9集團軍的配合下向沃洛科拉姆斯克、克林方向進攻，力爭從西北接近並迂回包抄莫斯科，如有可能就從北麵突破。古德裏安的第2裝甲集團軍向高圖拉、卡希拉、科洛姆納進攻，從南麵逼近莫斯科。而莫斯科以西寬大的正麵，則由克魯元帥的第4集團軍實施攻擊。這樣，在戰役打響後，力求形成這樣一種態勢：在莫斯科周圍，兵力部署猶如一個半張開的巨掌，上邊是並攏的食指、中指、無名指和小拇指，下麵是最粗的大拇指，中間則是密不透風的手掌心兒。希特勒認為，這個“巨掌”對莫斯科既可以掐，又可以捏，直至將它死死地攥在手心裏!希特勒對他的這份“傑作”可說是極為滿意，於是向部隊下達了戰鬥指令：從11月13日起，中央集團軍群全線開始進攻，目標——莫斯科。
莫斯科成千上萬的軍民在“堅決死守莫斯科”戰鬥口號的鼓舞下，幾乎每一寸土地上都有人與德軍拚死相爭，使德軍每前進半步都要付出血的代價。但德軍在開始的幾天總算還給希特勒爭氣，進攻頻頻得手，推進速度雖說不是太快，但卻一步步地向莫斯科逼近。而隨著德軍的逼近，蘇軍的抵抗也越來越頑強，常常是打得整營、整團不剩一人為止。到12月3日，德軍第4坦克集團軍在遭受重大損失後攻占了紅波利亞納。紅波利亞納，今天已改名為梅季希，它是在莫斯科西北郊，距莫斯科僅有27公裏，從這裏坦克最多一個小時便能抵達莫斯科城。聞訊趕來的“中央”集團軍群司令、陸軍元帥博克站在塔樓頂部，手拿望遠鏡，當克裏姆林宮尖頂那顆閃閃發光的紅星盡收眼底時，他嘴裏低聲自言自語：“看到了，紅星……我總算看到莫斯科了……”
然而，博克無論如何也想不到，這不僅是他此生此世所能到達的距莫斯科最近的地點，而且也是德國軍隊第一次和最後一次看到莫斯科。他很快就發現，那顆紅星是如此地可望不可及，它雖然近在咫尺，卻又像天空的星星一樣是那麼地遙遠……
12月初，莫斯科已是寒冬季節。莫斯科郊外一片蒼茫，晝夜不停的寒風裹著卷起的層層雪浪，陣陣呼嘯，鋪天蓋地而來，就仿佛要把整個大地吞沒似地。溫度計的水銀柱在急劇下降。在這零下40多攝氏度的冰天雪地中，一些身著單衣，緊裹破毛毯的德國官兵在呼嘯的北風中凍得瑟瑟發抖，他們一邊哆嗦，一邊捉身上的虱子。在田野上塹壕邊，頓河冰水中，到處可見凍僵了的德國士兵的屍體，而那些已凍得奄奄一息的士兵們，望著滿天越下越大的鵝毛大雪，都在絕望中痛苦地呻吟著。
1941年12月4日，蘇第16集團軍在紅波利亞納地區發起反擊。紅波利亞納鎮幾易其手，蘇軍與德軍在鎮外展開坦克戰，鎮內則進行巷戰。戰鬥異常激烈，整整持續了一整天，直到天黑，蘇軍終於把德軍逐出紅波利亞納。
與紅波利亞納地區相仿，莫斯科周圍其他地區的戰鬥也是呈白熱化狀態，戰鬥的雙方就如同進行著一場足球比賽，德軍的前鋒已將球帶入禁區，正在尋找一切機會企圖“破門”，而蘇軍防守隊員也在拚命撲救、補位，死死地保護著自己的大門。雙方都是不遺餘力，而且雙方都知道這是最後關頭，誰能堅持住，誰就能取勝。12月5日，對蘇軍來說是整個莫斯科保衛戰最關鍵的一天，而德軍將領們則稱之為“最黑暗悲慘的一天”。這一天，德軍在環繞莫斯科周圍320多公裏的半圓形陣地上被蘇軍全線扼製。不僅如此，古德裏安自從他那支所向無敵的裝甲部隊踏平波蘭以來，第一次被迫後撤，以便在堅硬的冰天雪地上組織起一道防線。然而，無論德國人做什麼都已經來不及了，因為蘇軍的反攻開始了。
1941年12月6日，大雪鋪天蓋地，整個戰區一片銀白。朱可夫的西方麵軍首先從莫斯科的西北發起了反攻，接著在莫斯科前沿北起加裏寧，南至葉列茨長達1000多公裏的戰線上，蘇軍7個軍團和兩隊騎兵共計100個師全線出擊。
反攻的第一天，科涅夫率領的加裏寧方麵軍就突破了德軍的防禦前沿，越過封冰的伏爾加河上遊之後，猛撲精疲力盡的德軍。他們進展神速，很快就插進到德軍第9集團軍的右翼，到達了德軍後方大約20公裏的圖爾吉諾沃。
第29、第31集團軍在當天即渡過伏爾加河，對固守在加裏寧的德軍第9集團軍的交通線構成嚴重威脅。第30集團軍在驍勇善戰的列柳申科將軍率領下，迅速擊潰德軍在德米特羅夫西北的抵抗，衝向克林地區，威脅著德軍第3、第4坦克集群的後方。庫茲涅佐夫率第1突擊集團軍在德米特羅夫以南進攻，並越過莫斯科和加裏寧鐵路。第20和第16集團軍的進攻更是順利。12月9日第20集團軍粉碎了德軍的頑強抵抗，將德軍驅逐出索爾奇諾戈爾斯克，12月8日第16集團軍解放了克留科沃，並開始向伊斯特拉水庫發起進攻。此外，戈沃羅夫將軍指揮的第5集團軍也積極向前推進，從而有力地保證了第16集團軍的進攻。
在參加反攻的部隊中有新從內地及遠東地區調來的，也有長期堅守莫斯科防線的；有新入伍的，也有久經沙場的。這樣一支有著步兵、炮兵、坦克兵、騎兵和空軍組成的強大反擊兵力，是德軍做夢也沒有想到的。等到博克反應過來，蘇軍的攻勢已是銳不可擋。從12月7日起，反攻速度不斷加快，反攻的前3天，蘇軍便推進了將近50公裏，而且攻勢一浪高過一浪，戰爭的天平越來琥向蘇聯的那一麵傾斜。
為在反擊中擴大戰果，斯大林特意將西方麵軍航空兵的飛機增加至1000多架，這大大超過了德中央集團軍群的飛機數量。強大的反擊部隊在航空兵的有力支援下越戰越勇，到1942年1月初，蘇軍完全擊潰了先前突擊至莫斯科城下的德中央集團軍群的突擊兵團，整條戰線上的德軍被迫後退100公裏至250公裏不等，從而消除了德軍對莫斯科的直接威脅。當蘇軍發起反擊時，正在受凍挨餓的德軍不得不在沒有足夠冬季裝備的條件下進行激烈的戰鬥，他們傷亡慘重，根本無力阻止蘇軍的攻勢，防線到處出現危機並迫使德軍不斷撤退。就在幾天前，博克元帥還準備乘坐第一輛坦克衝進莫斯科城，而現在連他自己也不得不承認“已到了山窮水盡的地步”，並且準備將他的部隊撤往庫爾斯克——奧廖爾——勒爾一線作為德軍的“冬季陣地”。
1942年1月5日，斯大林向紅軍發出命令：不給德國人任何喘息的機會，不停頓地把他們向西驅趕。
隨著紅色信號彈飛上天空，威力巨大的“卡秋莎”首先發出了驚天動地的怒吼，一時之間從空中到地麵雷聲滾滾火光衝天，蘇軍的全線總攻開始了。總攻首先以加裏寧方麵軍實施的瑟喬夫卡—維亞茲馬戰役開始，這一戰役也是勒熱夫--維亞茲馬進攻戰役的一部分。進攻的第一天，方麵軍的第39集團軍就在勒熱夫以西突破德軍防禦，至1月21日挺進80公裏至90公裏，前出至德軍第9集團軍勒熱夫集團的後方。26日清晨，方麵軍的第22、第29集團軍即在奧列尼諾包圍了德軍約7個師。騎兵第11軍從正麵突至維亞茲馬，並切斷了維亞茲馬——斯摩棱斯克公路。
西方麵軍以9個集團軍和2個騎兵軍實施的勒熱夫——維亞茲馬進攻戰役，1月10日開始發起攻擊。方麵軍的右翼第 1突擊集團軍第20和第16集團軍在突破德軍沃洛科拉姆斯克防線後，於17日切斷了莫斯科——勒熱夫鐵路。方麵軍中線部隊第5、第33集團軍於1月20日收複莫紮伊斯克；第43集團軍則向尤赫諾夫方向進攻。方麵軍左翼的第49、第50集團軍和近衛第1軍、第10集團軍從北麵和南麵迂回包抄了由德軍第9集團軍約9個師組成的尤赫諾夫集團，這就使蘇第33集團軍和近衛騎兵第1軍分別在尤赫諾夫以北及其以南突入德軍後方，並開始向維亞茲馬展開攻擊。為配合正麵部隊圍殲維亞茲馬的德軍，1月中旬至2月中旬，蘇軍先後在維亞茲馬東南地域，以空降第201旅、第8旅和第4軍主力1萬多人實施了空降。到 4月20日左右，蘇軍又向西推進了100公裏至350公裏，收複了莫斯科州、加裏寧州、圖拉州等莫斯科以西大部地區。