На этом посту свыше года руководил действиями германских войск в Ржевской битве, где вновь сумел нанести советским войскам значительные потери (около 1 миллиона человек убитыми, ранеными и пленными) и отразить несколько крупных наступлений РККА: Ржевско-Вяземская операция в январе — апреле 1942 года, Первая Ржевско-Сычёвская операция, операция «Марс». Свыше года армия Моделя удерживала плацдарм подо Ржевом и во многочисленных сражениях отражала попытки Красной Армии овладеть городом. Но весной 1943 года в связи с общим ухудшением обстановки на советско-германском фронте Модель вывел свои войска из Ржевского выступа, отразив попытки советского командования разгромить отходившую 9-ю армию. Генерал-полковник (1.02.1942).