В августе — сентябре 1941 года 4-я армия оборонялась в районе южнее Смоленска, участвовала в сражении за Ельню. 2 октября 1941 года она перешла в наступление на Москву и участвовала в окружении группировки советских войск в районе Вязьмы. В ходе сражения генерал-фельдмаршал Г. фон Клюге был назначен командующим Группы армий «Центр». Командующим 4-й армией был назначен генерал горнострелковых войск Л. Кюблер.