ยุทธการที่มอสโก
แนวป้องกันโมไจสค์ (13–30 ตุลาคม)

วันที่ 13 ตุลาคม ค.ศ. 1941 แวร์มัคท์ได้เดินทางมาถึงแนวป้องกันโมไจสค์ ซึ่งเป็นตำแหน่งป้องกันทั้งสี่แนวที่ถูกสร้างขึ้นมาอย่างเร่งรีบ เพื่อป้องกันทางตะวันตกของมอสโกซึ่งได้ขยายจากคาลีนินไปยังโวโลโคลัมสค์ และ คาลูกา แม้ว่าจะมีการเสริมกำลังเมื่อเร็ว ๆ นี้ มีเพียงทหารโซเวียตจำนวนประมาณ  90,000 นายที่คอยประจำการในแนวนี้ ซึ่งมีจำนวนน้อยเกินไปที่ขัดขวางการรุกของเยอรมัน ด้วยทรัพยากรที่มีอยู่อย่างจำกัด จูคอฟได้ตัดสินใจที่จะจัดวางกำลังไว้ที่จุดวิกฤตทั้งสี่จุดคือกองทัพที่ 16 ภายใต้บัญชาการโดยพลโทโรคอสซอฟสกีซึ่งคอยป้องกันที่โวโลโคลัมสค์ ส่วนโมไจสค์ที่ได้รับการป้องกันโดยกองทัพที่ 5 ภายใต้บัญชาการโดยพลตรีเลโอนิด โกโวรอฟ กองทัพที่ 43 ภายใต้บัญชาการโดยพลตรีคอนสตันติน โกลูเบรฟทำการป้องกันที่มาโลยาโรสลัฟซ์ และกองทัพที่ 49 ภายใต้บัญชาการโดยพลโท อีวาน ซาฮาร์กิน ทำการป้องกันที่คาลูกา แนวรบตะวันตกของโซเวียตทั้งหมด—เกือบที่จะถูกทำลายภายหลังจากการโอบล้อมที่เวียซมา กำลังจะถูกจัดตั้งขึ้นมาใหม่ทั้งหมดนับตั้งแต่เริ่มต้น
มอสโกเองก็ได้รับการเสริมการป้องกันอย่างเร่งรีบเช่นกัน จากข้อมูลของจูคอฟว่า มีผู้หญิงและวัยรุ่นจำนวน 250,000 คน ได้ทำงานสร้างสนามเพละและคูต่อต้านรถถังบริเวณรอบมอสโก ความเคลื่อนไหวเกือบสามล้านลูกบาศก์เมตรของโลกโดยไม่มีความช่วยเหลือทางจักรกล โรงงานในกรุงมอสโกได้ถูกแปรเปลี่ยนเป็นภารกิจทางทหารอย่างเร่งรีบ โรงงานผลิตรถยนต์แห่งหนึ่งได้ถูกแปรเปลี่ยนเป็นคลังอาวุธปืนกลมือ โรงงานผลิตนาฬิกาได้หันมาผลิตทุ่นระเบิด โรงงานผลิตช็อตโกแลตได้ถูกแปรเปลี่ยนเป็นการผลิตอาหารสำหรับแนวหน้า และสถานีซ่อมแซมรถยนต์ซึ่งทำงานในการซ่อมแซมรถถังและยานพาหนะทางทหารที่เสียหาย แม้ว่าจะมีการเตรียมความพร้อมเหล่านี้ เมืองหลวงก็ยังอยู่ห่างไกลจากรถถังเยอรมันอย่างทึ่ง โดยลุฟท์วัฟเฟอได้เข้าโจมตีทางอากาศขนาดใหญ่ในเมือง การโจมตีทางอากาศทำให้เกิดความเสียหายได้เพียงแค่จำกัด เนื่องจากมีการป้องกันอากาศยานที่กว้างขวางและหน่วยงานดับเพลิงพลเรือนที่ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
วันที่ 13 ตุลาคม ค.ศ. 1941 (15 ตุลาคม ตามแหล่งข้อมูลอื่น ๆ) แวร์มัคท์ได้เริ่มต้นการรุกอีกครั้งในช่วงแรก กองกำลังเยอรมันได้พยายามหลีกเลี่ยงแนวป้องกันโซเวียตโดยเคลื่อนที่ไปทางตะวันออกเฉียงเหนือไปยังเมืองคาลีนินซึ่งได้รับการป้องกันที่อ่อนแอ และทางใต้สู่คาลูกาและตูลา โดยเข้ายึดครองทั้งหมดยกเว้นแต่ตูลาในวันที่ 14 ตุลาคม เมื่อได้รับขวัญกำลังใจโดยความสำเร็จในช่วงแรก เยอรมันได้เปิดฉากการโจมตีด้านหน้ากับแนวป้องกัน โดยเข้ายึดโมไจสค์และมาโลยาโรสลัฟซ์ ในวันที่ 18 ตุลาคม นาโร-โฟมินสค์ ในวันที่ 21 ตุลาคม และโวโลโคลัมสค์ในวันที่ 27 ตุลาคม ภายหลังจากการสู้รบที่ดุเดือด เนื่องจากอันตรายที่เพิ่มมากขึ้นของการโจมตีขนาบข้าง จูคอฟได้ถูกบีบบังคับให้ล่าถอย ได้ถอดถอนกำลังของเขาไปยังทางตะวันออกของแม่น้ำนารา
ในทางใต้ กองทัพยานเกราะที่สองได้เริ่มเข้ารุกสู่ตูลาโดยทางสะดวกเพราะแนวป้องกันโมไจสค์ไม่ขยายออกไปยังทางใต้มากนัก และไม่มีการรวมตัวกันที่มีนัยสำคัญของกองทหารโซเวียตที่คอยขัดขวางการรุกของพวกเขา อย่างไรก็ตาม ด้วยสภาพอากาศที่เลวร้าย ปัญหาด้านเชื้อเพลิง ถนนและสะพานที่เสียหายทำให้กองทัพเยอรมันเคลื่อนที่ช้าลงในที่สุด และกูเดรีอันไม่อาจไปถึงชานเมืองของตูลาจนถึงวันที่ 26 ตุลาคม แผนเยอรมันในช่วงแรกได้เรียกร้องให้เข้ายึดครองตูลาอย่างรวดเร็ว ตามมาด้วยการเคลื่อนขบวนแบบก้ามปูเข้าโอบล้อมรอบ ๆ กรุงมอสโก อย่างไรก็ตาม การโจมตีครั้งแรกได้ถูกต้านทานโดยกองทัพที่ 50 และทหารอาสาสมัครพลเรือน เมื่อวันที่ 29 ตุลาคม ภายหลังการสู้รบในสายตาของเมือง ตามมาด้วยการรุกตอบโต้กลับโดยกองทัพน้อยองค์รักษ์ทหารม้าที่ 1 ซึ่งปีกด้านข้างได้รับการปกป้องโดยกองทัพที่ 10 กองทัพที่ 49 และกองทัพที่ 50 ซึ่งเข้าโจมตีจากตูลา เมื่อวันที่ 31 ตุลาคม กองบัญชาการใหญ่เยอรมันได้ออกคำสั่งให้หยุดยั้งปฏิบัติการเชิงรุกทั้งหมด จนกว่าปัญหาทางด้านโลจิสติกส์ที่รุนแรงมากขึ้นจะได้รับการปรับปรุงแก้ไขและปรากฏการณ์รัสปูติซาได้เบาบางลง