Việc quân Đức bị thất bại ở ngoại ô Moscow buộc quân phiệt Nhật và Thổ Nhĩ Kì phải từ bỏ kế hoạch tham chiến cùng quân Đức chống Liên Xô; nguy cơ chiến tranh ở hai đầu đất nước bị đẩy lùi. Hi vọng của Hitler cô lập Liên Xô cũng tiêu tan: ngày 1-1-1942, 25 nước cùng với Liên Xô kí tuyên bố về hợp tác trong chiến tranh chống nước Đức phát xít, liên minh chống phát xít ra đời.
Một trong những mục tiêu quan trọng hàng đầu mà Kế hoạch Barbarossa của Bộ Chỉ huy Đức đề ra là phải đánh chiếm là Thủ đô Moscow – trung tâm chính trị, kinh tế, văn hóa của Liên bang Xô Viết. Moscow là một trong ba hướng tiến công chủ yếu của quân Đức với Cụm tập đoàn quân (TĐQ) Trung Tâm làm nòng cốt dưới quyền chỉ huy của Thống chế F. Bock.
Chiến dịch tiến công Moscow mang mật danh Taiphoon (Bão táp) đề ra mục tiêu bao vây, tiêu diệt Quân đội Liên Xô ở vùng Moscow và đánh chiếm thành phố này trước mùa đông 1941. Các đòn đánh chủ yếu được nhằm vào cửa ngõ phía Bắc và phía Nam thành phố.
Đối đầu với hơn 1 triệu quân địch được 1.700 xe tăng và một lực lượng lớn không quân chi viện là các Phương diện quân (PDQ) Miền Tây của Thượng tướng I. Konev (từ 10-10-1941 là Đại tướng G. Zhukov); PDQ Bryansk của Thượng tướng A. Yeryomenko (sau này là Thượng tướng Ia. Cherevichenko); PDQ Kalinin của Thượng tướng I. Konev; PDQ dự bị của Nguyên soái S. Budyonny; và cánh phải PDQ Tây Nam của Nguyên soái S. Timoshenlo.
Ngày 6-11, Moscow vẫn tổ chức cuộc mít tinh trọng thể kỉ niệm Cách mạng Tháng Mười tại sân ga tàu điện ngầm Mayakovsky
Ngày 30-9, quân Đức bắt đầu đợt tiến công quy mô lớn vào Moscow. Bắt đầu chiến dịch phòng thủ Moscow với những trận đánh đẫm máu diễn ra ở Bryansk, Kaluga, Tula. Ngày 3-10, xe tăng Đức đột phá Oryol; ngày 6-10 chúng chiếm Bryansk; ngày 12-10 chiếm Kaluga.
Nhiều đơn vị của các PDQ Tây, Dự bị và Bryansk bị bao vây song đã chiến đấu anh dũng, giam chân gần 30 sư đoàn địch suốt 2 tuần lễ và do vậy tạo điều kiện để Bộ Tổng tư lệnh Tối cao có thời gian bố trí bổ sung lực lượng trên các tuyến phòng ngự ở cửa ngõ Moscow.
Đến nửa đầu tháng 10 tình hình trở nên đặc biệt nguy ngập. Mặc dù bị tổn thất nặng nề, quân Đức đã chọc thủng được phòng tuyến của Hồng quân và đến cuối tháng 11, đầu tháng 12 chúng đã tiến đến kênh đào Moscow, vượt sông Nara rồi tiến đến thị trấn Kasira ở phía Nam Moscow.
Stalin ra lệnh điều động Zhukov từ mặt trận Leningrad về và giao Phương diện quân Miền Tây cho ông chỉ huy. Bộ Tổng tham mưu được chia làm 2 bộ phận: một bộ phận nhỏ ở lại Thủ đô, còn bộ phận cơ bản chuyển ra đóng ở ngoại vi Moscow để trực tiếp theo dõi và chỉ huy chiến đấu. Cả thủ đô sống trong những ngày cực kì căng thẳng.
Những chiếc xe tăng này sau cuộc duyệt binh đã tiến thẳng ra mặt trận.
Bản thân Stalin chỉ xuống phòng làm việc ở dưới hầm ngầm khi có báo động phòng không, còn phần lớn thời gian ông ở trong ngôi nhà ngay cạnh trụ sở Bộ Tổng tham mưu trên đường Kirov.
Xe tăng và bộ binh Đức đã tiến đến những nơi mà trước chiến tranh người dân Moscow thường đến dạo chơi vào ngày lễ hoặc ngày chủ nhật. Tuy vậy, tất cả đều nghĩ rằng thắng lợi của quân phát xít chỉ là tạm thời; cuối cùng chúng sẽ bị đánh gục ngay tại cửa ngõ Thủ đô.
Ngày 6-11, Moscow vẫn tổ chức cuộc mít tinh trọng thể kỉ niệm Cách mạng Tháng Mười tại sân ga tàu điện ngầm Mayakovsky. Sáng 7-11, cuộc duyệt binh truyền thống - được chuẩn bị hết sức bí mật, vẫn diễn ra trên Quảng trường Đỏ. Hành khúc quen thuộc “Tạm biệt em, cô gái Slavo” vang lên làm rung động lòng người.
Tổng Tư lệnh tối cao Stalin đọc lời hiệu triệu: “Toàn thế giới coi các đồng chí là lực lượng duy nhất có khả năng tiêu diệt bọn xâm lược Đức. Các đồng chí được giao một sứ mệnh vĩ đại – sứ mệnh giải phóng. Các đồng chí hãy xứng đáng với sứ mệnh ấy. Các đồng chí hãy noi theo tấm gương dũng cảm của các vị tiền bối vĩ đại – Alesander Nevsky, Dmitry Donskoy, Kuzma Minhin, Dmitry Pozhasky, Alesander Suvorov, Mikhail Kutuzov...Hãy xiết chặt đội ngũ dưới ngọn cờ bách chiến bách thắng của Lenin vĩ đại”.
Quân đội Nga tái diễn lại cuộc duyệt binh lịch sử
Lời kêu gọi của vị lãnh tụ như một hiệu lệnh thúc giục đoàn quân ra trận. Các trận đánh ác liệt diễn ra ở dải phòng ngự của của PDQ Miền Tây và PDQ Kalinin. Trong trận đánh ngày 16-11 tại nhà ga Dubosekova và khu vực ngã ba Duboseskva, phía Nam Volokolamsk, 28 sĩ quan và binh sĩ thuộc Sư đoàn Bộ binh 316 của Thiếu tướng Panfilov chống chọi với 50 xe tăng Đức.
Sau 4 giờ chiến đấu, họ đã tiêu diệt 18 xe tăng và hàng trăm lính Đức và hi sinh gần hết, chỉ còn lại 6 người.
Chính trị viên đại đội V. Klotshkov đưa lời kêu gọi các đồng đội trong đơn vị mà sau này đã trở thành lời thề chung của tất cả các lực lượng Quân đội Liên Xô đang chiến đấu trước cửa ngõ Moscow: Nước Nga rộng lớn, nhưng chúng ta quyết không lùi. Vì sau lưng là Moscow!
Những chiến sĩ này đang bước trên Quảng trường Đỏ, nơi mà cha ông họ đã từng đi và từ đây ra mặt trận.
Đầu tháng 12-1941, qua ba đợt tấn công bị tổn thất rất nặng nề, tăng viện và tiếp tế khó khăn, quân đội Đức bị chặn đứng tại cửa ngõ Moscow. Những lực lượng dự bị của Đức về cơ bản đã được sử dụng hết.
Các TĐQ xe tăng Đức thuộc Cụm TĐQ Trung Tâm đã tổn thất quá nặng trước sức chống cự không mệt mỏi của Quân đội Liên Xô. Ngày 5-12, toàn bộ Cụm TĐQ Trung Tâm của Đức phải chuyển sang thế trận phòng ngự; kết thúc đợt một của trận đánh.
Vào lúc này, các lực lượng dự bị của Hồng quân đang tiến về Moscow. Đó là các TĐQ số 10, số 61, số 20; TĐQ xung kích số 1 và Quân đoàn kị binh Cận vệ số 1. Ngày 6-12-1941, Hồng quân chuyển sang phản công ở gần Moscow.
Trong vòng 4 tháng rưỡi (đến ngày 20-4-1942), qua 2 đợt phản công, Hồng quân đã giải phóng hơn 11 nghìn khu dân cư; đẩy quân Đức lùi về phía Tây trên một chiều sâu 80-250km.
Đây là trận thua lớn nhất từ đầu Chiến tranh Thế giới thứ II của quân đội Đức với hơn 50 vạn sĩ quan và binh sĩ bị tiêu diệt, hơn 70 vạn quân nhân bị thương, hơn 50 sư đoàn Đức bị đánh tan, 1.300 xe tăng, 2.500 đại bác, hơn 15.000 xe cơ giới khác bị Quân đội Liên Xô phá hủy hoặc thu giữ.
Lễ duyệt binh kỷ niệm ngày chiến thắng Phát xít Đức.
Chiến thắng Moscow tạo ra bước ngoặt quan trọng của chiến tranh, đập tan huyền thoại về cái gọi là “bách chiến bách thắng” và khả năng “đánh nhanh thắng nhanh” của quân đội phát xít.
Việc quân Đức bị thất bại ở ngoại ô Moscow buộc quân phiệt Nhật và Thổ Nhĩ Kì phải từ bỏ kế hoạch tham chiến cùng quân Đức chống Liên Xô; nguy cơ chiến tranh ở hai đầu đất nước bị đẩy lùi. Hi vọng của Hitler cô lập Liên Xô cũng tiêu tan: ngày 1-1-1942, 25 nước cùng với Liên Xô kí tuyên bố về hợp tác trong chiến tranh chống nước Đức phát xít, liên minh chống phát xít ra đời.
Trong trận đánh lịch sử này, hơn 36 nghìn công dân Xô Viết đã được tặng thưởng huân, huy chương các loại. Năm 1944, Đoàn Chủ tịch Xô Viết Tối cao Liên Xô quyết định đặt ra huy chương “Vì trận phòng thủ Moscow” dành cho những người có công trong trận đánh này, và năm 1965 Moscow được phong tặng danh hiệu Thành phố Anh hùng.