Počátkem listopadu začalo mrznout a boje byly znovu obnoveny v plné síle. Stalin však byl v té době již přesvědčen, že od Japonska mu na východních hranicích nehrozí žádné nebezpečí, a tak byly k Moskvě ze Sibiře posílány vlakové transporty, které přivážely vycvičené, vyzbrojené a válkou s Japonskem ostřílené elitní jednotky, celkem 40 divizí o 700 tisících mužích. Část těchto vojsk provedla 7. listopadu (výročí VŘSR) vojenskou přehlídku na Rudém náměstí v Moskvě, odkud šla přímo na frontu. Dne 15. listopadu byl zahájen klešťový útok, při kterém stála německá vojska na severu 45 km a na jihu 90 km od Moskvy. Vleklé boje před Moskvou trvaly do konce listopadu a Němci utrpěli četné ztráty. Dne 24. listopadu byla obsazena Krásná Poljana, kam byla umístěna baterie těžkých děl, které měly ostřelovat Moskvu. Dne 25. listopadu však podnikli Sověti protiútok a Krásnou Poljanu dobyli zpět. Žukov byl přesvědčen, že útok německých vojsk ztrácí dynamiku, která byla způsobena jejich vyčerpáním, stavem techniky i nevyhovujícím logistickým zabezpečením. Proto požádal Stalina o přidělení dalších sibiřských vojsk pod jeho velení. Stalin jeho žádosti 29. listopadu vyhověl. Dne 1. prosince zasedal štáb Západního frontu, přičemž bylo stanoveno, že protiútok sovětských vojsk začne 6. prosince. Téhož dne provedla německá vojska čelní útok a 4. prosince 1941 se za velkých ztrát dostala již 30 km před Moskvu a Kreml byl prý vidět vojenskými dalekohledy. 5. prosince začalo výrazně mrznout, teplota klesla až na – 30 stupňů Celsia. Němci nebyli na tuto situaci připraveni – nešly jim nastartovat motory u tanků, aut a letadel, vojáci neměli odpovídající zimní oblečení, navíc se jim nedostávalo potřebné množství zásob. A právě 5. prosince zahájila sovětská vojska Kalininského frontu severně od Moskvy protiútok, který byl předzvěstí rozsáhlejší ofenzívy.