Ngày 14 tháng 7, Nguyên soái S. K. Timoshenko ra lệnh bịt kín mọi ngả đường vào thành phố và giao nhiệm vụ phòng thủ chính cho tập đoàn quân 16 của trung tướng M. F. Lukin. Tuy nhiên, đây là một tập đoàn quân thiếu do phải để lại 2/3 lực lượng ở hướng Tây Nam (xem Trận Kiev, 1941). Toàn bộ lực lượng hiện có của nó chỉ gồm 2 sư đoàn bộ binh 46 và 152 thuộc quân đoàn bộ binh 32. Cả hai đơn vị này đã cũng đã bị sứt mẻ trong cuộc chiến liên tục ở vùng ngoại ô thành phố với các lực lượng cơ giới Đức. Trong lúc đó, tập đoàn quân 19 phòng thủ ngoại vi Smolensk cũng bị cắt đứt liên lạc với các đơn vị của họ: sư đoàn bộ binh 129 của thiếu tướng A. Gorodnyansky và một bộ phận của sư đoàn bộ binh 38. Ngay sau đó, tập đoàn quân 16 được phối thuộc quân đoàn bộ binh 34 do trung tướng R. P. Khmelnitsky gồm hai sư đoàn bộ binh 127 và 158 và triển khai phòng thủ ở ngoại ô phía nam thành phố. Ngày 17 tháng 7, Bộ tư lệnh phương diện quân Tây giao cho Trung tướng A. I. Yeryomenko nhiệm vụ tổng chỉ huy các lực lượng phòng thủ trong khu vực Smolensk. Cuộc chiến đấu trong khu vực Smolensk đã trở nên có tổ chức. Ngày 19 tháng 7 năm 1941, Nguyên soái Timoshenko thông báo: