10月中至11月初，在莫紮伊斯克防禦地區展開多次激烈戰鬥，蘇軍對德軍的優勢兵力進行了頑強抵抗，阻止了德軍的攻勢。
10月14日，德軍突入加裡甯地域。
10月17日，蘇軍以西方面軍右翼為基礎組成了加裡甯方面軍，由科涅夫上将指揮。
德軍想從加裡甯向東南進攻并包抄西北方面軍和西方面軍後方的企圖被粉碎。
德軍雖然在維亞濟馬—布良斯克戰役中，消滅了大量蘇軍有生力量，但随着天氣的變冷，秋雨把道路變成泥沼，這幾乎使德軍的進攻癱瘓。
德軍被迫全線停止前進，以待大地封凍。
德軍暫時的停進，使蘇軍赢得了寶貴的喘息之機。
到10月底，蘇軍最高統帥部開始抽回一些部隊作為預備隊，使其得到必要的休息，新的預備隊也在源源不斷地趕到。
10月末，戰線分布在加裡甯-庫賓卡-謝爾普霍夫-阿列克辛-圖拉。
德軍雖遭重大損失，但仍增調兵力，變更部署，企圖在冬季到來前合圍并占領莫斯科。
1941年冬季，就算以俄國人的标準來看都異常寒冷。
德軍因戰線過長，補給不足，在戰鬥中消耗過大，既沒有設防禦陣地和戰役預備隊，又無在冬季條件下作戰的準備，11月上旬入冬，雖然道路能夠使用，但由于德軍認為在入冬前就能結束戰事，德軍的冬季裝備不足，平均5人一件棉衣，坦克和其他車輛都因低溫而不能動彈。
德軍士氣嚴重受挫，蘇軍士氣則有所恢複。
莫斯科疏散了許多政府機關和最重要的企業。
10月20日，國防委員會在莫斯科及其附近地域實行戒嚴。
當局命令居民在街道築起防禦工事，連克裡姆林宮附近都不例外，并且組建了新的民兵師，使全城做好巷戰準備。
蘇聯政府向東撤退到古比雪夫（現在的薩馬拉），但斯大林仍留在莫斯科。
為了提振國民及軍隊士氣，斯大林命令11月7日在紅場照常舉行紀念十月革命的閱兵式。
隊伍在克裡姆林宮前檢閱，然後直接開赴前線。
蘇軍以預備隊和補充兵員加強了西方面軍。
11月10日，布良斯克方面軍撤銷。
各方面軍受領命令扼守所屬地區，阻止德軍從西北和西南方向迂回靠近莫斯科。