14 августа назначен командующим созданного Брянского фронта. Первейшая задача — противодействовать 2-й армии и 2-й танковой группе противника в их ударе на Москву. Дал лично Сталину обещание постараться «разбить подлеца Гудериана», потому что в тот момент вплоть до 24 августа войска Гудериана в основном находились в границах Брянского фронта. Однако советское Верховное Главнокомандование не сразу разгадало замысел противника. 21 августа Гитлер отдал приказ о повороте части сил группы армий «Центр» на юг и 25 августа начались действия по этому плану. В этот же день ВГК поставило всем войска Западного направления новые активные задачи. Брянскому фронту — содействовать Резервному фронту в его ударе в общем направлении на Рославль, то есть задачи по воспрещению поворота части сил группы армий «Центр» на юг Ерёменко не получал, поэтому не смог помешать Гудериану замкнуть с севера кольцо окружения вокруг армий Юго-Западного фронта (см. Рославльско-Новозыбковская операция), что привело к Киевской катастрофе в сентябре. Обеспечение стыка с Брянским фронтом и воспрещение прорыва сил врага с севера были возложены на командование Юго-Западным фронтом.