نبرد مسکو
آماده‌سازی شوروی

استاوکا، فرماندهی عالی شوروی، انتظار داشت تهاجم نهایی آلمان به مسکو اواخر ماه اوت صورت بگیرد. استاوکا روز ۱۰ سپتامبر دستور به توقف حملات نیروهای خود علیه گروه ارتش مرکز ورماخت در حوالی اسمولنسک و اتخاذ حالت تدافعی داد. با چرخش نیروهای آلمانی به سمت جنوب در ماه اوت و به وقوع پیوستن نبرد کی‌یف، استاوکا تصور می‌کرد با توجه به نزدیک شدن فصل بارندگی (راسپوتیتسا)، آلمان تهاجم عمده دیگری را آغاز نخواهد کرد. با این وجود، پس از دریافت گزارش‌های اطلاعاتی از تهاجم قریب‌الوقوع آلمان در ده روز پایانی ماه سپتامبر، استاوکا ۲۷ سپتامبر به جبهه‌های غربی و بریانسک نسبت به عدم آمادگی لازم در برابر «یک عملیات تهاجمی جدی» هشدار داد و موارد لازم جهت ایجاد دفاع مناسب را مشخص نمود. به هر حال، جبهه غربی شوروی از پیش اقدام به تمهیدات پیشگیرانه از جمله تشدید عملیات‌های شناسایی و تقویت مواضع ضدتانک خود کرده بود. جبهه بریانسک نیز از ۲۸ سپتامبر شروع به صدور فرمان‌ها مشابهی به نیروهای خود نمود. با این حال، صدور این فرمان‌ها از سمت استاوکا در مقابل اقدامات آلمانی‌ها بسیار دیر صورت گرفت و هیچگاه جبهه ذخیره را شامل نشد.
شوروی از اوایل ماه ژوئیه به کمک مهندسان نظامی و توده غیرنظامیان در حال ایجاد و تقویت استحکامات دفاعی در مسیر مسکو بود. روز ۱۶ ژوئیه به دستور استالین جبهه مسکو به فرماندهی سپهبد پاول آرتمیف ایجاد شد. شورای شهر مسکو از روز ۱۷ ژوئیه رسما جیره‌بندی اقلام متعددی از مواد غذایی را آغاز کرد. در این جیره‌بندی کارگران سهم بیشتری داشتند. شوروی با استفاده از فرصت زمانی به دست آمده در اثر نبردهای محاصره‌ای بزرگ چهار ماه نخست جنگ، منطقه مسکو را به یک ناحیه استحکامات قدرتمند تبدیل و ذخایر نیروی انسانی راهبردی خود را بسیج و در این مواضع دفاعی مستقر کرد. خط دفاعی در طول رودهای دسنا و سودوست در غرب ویازما، ماه اوت به مواضع پیشین مدفعان مسکو بدل گشت. در شرق این خط، خط دفاعی رژف–ویازما شامل دو کمربند مجزا می‌شد که در فاصله ۲۵ تا ۳۵ کیلومتری یکدیگر بودند. مهم‌ترین بخش شبکه دفاعی غرب مسکو خط دفاعی موژائیسک بود که ایجاد آن از ۱۶ ژوئیه آغاز شده بود. کمربند اصلی این خط در طول چهار منطقه استحکامات در وولوکولامسک، موژائیسک، مارویاروسلاوتس و کالوگا قرار گرفت و توسط یک کمربند دیگر در چندین کیلومتری غرب آن محافظت می‌شد. خط دفاعی موژائیسک شامل ۴۷۰ کیلومتر خندق، دندان اژدها و سایر موانع ضد تانک و ۶۱۰ کیلومتر موانع سیم‌دار بود. ده‌ها هزار نفر از غیرنظامیان، عموماً زنان و کودکان، جهت حفر این خطوط و سنگرهای دفاعی به کار برده شدند. با این حال، کار بر روی این استحکامات تا ۳۰ سپتامبر نیمه تمام و در مهم‌ترین قسمت در خط موژائیسک به تنها ۴۰ تا ۵۰ درصد رسید. در همین حال، رهبران شوروی می‌پنداشتند بیشتر نیروهای زرهی ورماخت همچنان حوالی کی‌یف و لنینگراد هستند؛ سرویس اطلاعاتی ارتش سرخ قادر به شناسایی حرکت بیشتر نیروهای گروه زرهی ۴ ورماخت از شمال به مرکز و بازگشت گروه زرهی ۲ از جنوب به مرکز خط مقدم نشد. از این رو آرایش دفاعی شوروی با پیش‌بینی قرار گرفتن محور اصلی تهاجم آلمان از طریق ویازما در طول بزرگراه مینسک، بر محل‌های اشتباه متمرکز شد.
دست کم ۴۰ درصد از تمامی نیروهای ارتش سرخ از دریای بالتیک در شمال تا دریای سیاه در جنوب، در حال دفاع از مسکو بودند. این نیروها شامل جبهه‌های غربی، بریانسک و ذخیره ارتش سرخ مجموعاً با ۱۵ ارتش و یک گروه عملیاتی در خط مقدمی به طول ۸۰۰ کیلومتر می‌شد. این جبهه‌ها شامل ۹۵ لشکر، ۱۳ تیپ و دو منطقه استحکامات مجموعاً با توان ۱٫۲۵ میلیون نفر بودند. از این مقدار ۶۶ لشکر تفنگ‌دار در لایه نخست، ۱۷ لشکر تفنگ‌دار و ۷ تیپ تانک در لایه دوم و ۱۲ لشکر تفنگ‌دار و ۶ تیپ تانک در جایگاه ذخیره قرار گرفته بودند. به هر صورت با وجود این که ورماخت نیروی ذخیره‌ای برای گروه ارتش مرکز قرار نداده بود، ارتش سرخ مقداری نیروی ذخیره برای خود در دفاع از مسکو فراهم کرد. استاوکا سه جبهه را به صورت لایه‌به‌لایه در عمق مستقر ساخته بود تا از پیشروی آلمانی‌ها به سمت مسکو جلوگیری شود. شدیدترین دفاع‌ها در جاده اسمولنسک–مسکو و جاده روسلافل–مسکو قرار گرفت.
ادوات هوایی شوروی تنها بخش قابل قیاس از منظر عددی با توان آلمانی‌ها بود. شوروی تا این زمان شش گروه هوایی ذخیره شامل چهار تا شش هنگ هوایی تحت فرمان مستقیم استاوکا، تشکیل داده بود. ایوان کونیف، فرمانده جبهه غربی شوروی که تنها ۳۷۳ هواگرد پس از نبردهای اطراف یلنیا برایش باقیمانده بود، پنج روز پیش از آغاز تهاجم آلمانی‌ها، از استاوکا درخواست نیروی کمکی در این زمینه کرد. یگان‌های هوایی جبهه غربی بلافاصله با پنج لشکر و چندین هنگ هوایی از منطقه نظامی مسکو و گروه‌های هوایی ذخیره تقویت شدند. بدین ترتیب توان هوایی جبهه غربی شوروی تا ۱ اکتبر به ۸۶۳ هواگرد شامل ۵۷۸ بمب‌افکن و ۲۸۵ جنگنده، رسانده شد. از این مقدار ۳۰۱ بمب‌افکن و ۲۰۱ جنگنده در حالت عملیاتی بودند.