八天以後，從明斯克方向的德軍首先趕到了莫斯科地前線，這時，莫斯科地區已經真正成為了人間煉獄，交戰雙方無數的部隊在戰場上廝殺著。
莫斯科德軍攻城部隊在初步穩住陣腳後，體現出了極其優秀的戰術素養和極其頑強的意誌，在得到古德裏安的堅守待援命令後，這支部隊並沒有完全亂了陣腳，反而利用蘇日聯軍清掃戰場的機會，及時穩定了防線。
並且在局部地區，對日軍進攻部隊發起了小型多次反攻突擊，用攻勢防禦的方式逐步穩住了陣腳，等到二月二十二日德國明斯克方麵軍趕到戰場外圍的時候，參加莫斯科攻城的八十萬得芬聯軍，盡管受到了突然打擊，還是仍然保存了五十萬兵力。
而且，還擁有強大的突防能力，根據古德裏安的命令，明斯克方麵德軍到達戰場的同一時間，莫斯科攻城德軍即開始向東南方向，日軍陣地發起猛攻。而不是從蘇日聯軍原先預計的西南防線突圍和明斯克德軍彙合。
隨著德軍的猛烈攻擊，有著保存實力想法的日軍當然很難決心和強大的德軍死磕，在洶湧的德軍麵前，寺內壽一最終命令自己部隊避免德軍的正麵鋒芒，隻是從側翼給與德軍攻擊殺傷。
就這樣，近五十萬德軍，硬是從七十萬日軍的包圍中，撕開了一道裂縫，向東南方向突圍而去，並且給與日軍以重大創傷。
跟在德軍後麵窮追不舍，妄圖撈取些便宜的日軍，卻在蘇聯拉讚地區受到了從斯大林格勒方向猛撲過來的三十萬德軍的猛烈攻擊。
同時，一路猛撤的德軍四十多萬攻城部隊，也開始停止撤退，開始對日軍蘇聯遠東派遣軍反咬了一口，這一口雖然沒有將日軍咬死，卻也讓寺內壽一心痛了半天。
因為，日軍德軍發起突襲後的近十天時間內，總共才損失了不到十萬人，可是在德軍斯大林格勒方麵軍和莫斯科攻城部隊兩路大軍的聯合反撲下，居然一下子吃掉了自己二十萬大軍。而且自己其他部隊也傷亡慘重，日軍不得不就地轉為防守態勢。
等到幾天後，蘇聯紅軍趕到戰場時，狠狠地咬了日軍一口的德國軍隊已經揚長而去，遠遠地撤離了戰場，開始退守蘇聯南部地區和德軍烏克蘭方麵軍遙相呼應。
就在這兩部分德軍撤退的統一時間，古德裏安命令德軍明斯克方麵軍在和蘇聯軍隊小範圍接觸，完成了掩護德軍莫斯科攻城部隊撤退的任務後，立刻向白俄羅斯方向撤退，並且在三月四日，四十萬大軍全部撤退回白俄羅斯境內。
自此，德日聯軍的莫斯科攻城戰，和蘇聯的莫斯科包圍戰，在經曆了極其慘烈的一年交鋒後，以讓所有人驚詫的情況下，以近乎鬧劇的方式收場。
日軍的成功反水，成為結束這場戰役的主要因素，同時，也使得蘇聯走到最後崩潰的地步。
整個莫斯科攻防戰為時整整一年，攻防雙方各自調動了二百萬以上的部隊，最終各自傷亡一百多萬人，其中日軍參與了交戰雙方的攻勢，在一年多的交戰過程中，從一百多萬大軍，變成了戰役結束後的三十多萬人，其中擁有戰鬥力的部隊已經不足二十萬人。德軍在不斷補充的情況下，由原來的一百三十萬大軍減員到最後撤退回斯大林格勒地區的四十多萬人。
而蘇聯軍隊更是損失慘重，參與守城的二百多萬軍隊，在戰役結束時還剩下不足九十萬人，莫斯科平民也在這場戰役中傷亡百萬以上。
隨著莫斯科戰役的戲劇性結束。蘇聯和德國在東線暫時轉為對峙狀態。
對於這個結果，希特勒雖然大為光火，卻也無可奈何，因為希特勒知道，如果不是古德裏安采取的將在外君命有所不受的態度，及時采取了撤軍行動，莫斯科攻城部隊，可能就會變得屍骨無存。