لشکر چهارم زرهی به عنوان بخشی از سپاه ۲۴ موتوریزه از روز ۳۰ سپتامبر در قالب عملیات طوفان، یورش به جانب مسکو را آغاز کرد. این لشکر تا ساعات پایانی روز ۱ اکتبر خود را به دمیتروفسک رساند تا در عرض دو روز نیمی از راه شهر اورل را پیموده باشد. سلطه بر اورل نیز روز ۳ اکتبر محقق شد. هنگام حرکت از روز بعد به جانب متسنسک تنها ۵۹ تانک عملیاتی معادل ۶۰ درصد کل تانک‌های آغاز عملیات، در این لشکر باقی مانده بود. از مجموع خسارات صرفا شش تانک توسط دشمن منهدم شده بود و مابقی مشکلات فنی پیدا کرده بودند. در نبرد بر سر اورل و متسنسک، لشکر چهارم زرهی برای نخستین بار با تعداد زیادی از تانکهای قدرتمند کی‌وی-۱ و تی-۳۴ دشمن مواجه می‌گشت. پس از این درگیری شش تانک دیگر لشکر به همراه ادوات دیگری نیز از دست رفت. به هر صورت منابع شوروی مدعی شدند ۵۰ تانک آلمانی در این نبرد منهدم شده است. در مواجهه با مقاومت شدید دشمن، ادامه عملیات تا روز نهم اکتبر متوقف شد. با از سرگیری تهاجم، متسنسک روز ۱۱ اکتبر به تصرف درآمد اما درگیری‌ها در این شهر دو هفته دیگر ادامه پیدا کرد. پیشروی لشکر آن را روز ۳۱ اکتبر به ناحیه تولا رساند. نبرد ماه‌های اکتبر و نوامبر در مجموع موجب کشته شدن ۳۵۰ نفر از نیروهای لشکر و زخمی شدن قریب به هزار نفر دیگر از آن‌ها شد. شرایط وخیم آب‌وهوایی باعث بیماری بسیاری دیگر از نفرات لشکر گردید. اوایل ماه دسامبر ونیوف تصرف شد و تلاش برای سلطه بر تولا ادامه پیدا کرد. شرایط آب‌وهوا، کمبود سوخت و تجهیزات و مقاومت سرسختانه دشمن، دست آخر موجبات توقف نهایی لشکر چهارم زرهی در حومه تولا را فراهم آورد.