Moskova'ya doğrudan yönelen Alman taarruzu olan Tayfun Harekâtı 2 Ekim 1941 tarihinde başlatıldı. Ancak daha önce General Erich Hoepner'in 4. Panzer Grubu, Kuzey Ordular Grubu emrinden alınarak General Kluge'nin emrine verilmiştir. Merkez Ordular Grubu cephesi karşısında iyi düzenlenmiş bir dizi savunma hattı sistemi oluşturulmuştu, ilk savunma hatları Viazma civarında, ikinci savunma hatları ise Moskova bölgesindeydi.

Oryol'un güneyinden, Sovyet ana savunma hatlarının 121 km. güneyinden 2. Panzer Ordusu tarafından başlatılan taarruz, Sovyet savunması için tam bir sürpriz oldu. Üç gün sonra Alman 2. Ordu'su batıya saldırırken panzerler Bryansk'a ilerledi. Sovyet 3. ve 13. Ordu'su kuşatılmış oldular. Kuzeyde 3. ve 4. Panzer Ordusu Viazma üzerine taarruz ederek Sovyet 19. Ordu, 20. Ordu, 24. Ordu ve 32. Ordu'yu tuzağa aldı. Moskova savunmasının ilk hatları dağılmıştır. Kuşatılan 673 bin Sovyet askeri Almanlar tarafından esir alındı. Alman saldırısının başlangıcından beri tutsak edilen Sovyet askeri personelinin toplam sayısı üç milyonu bulmuştur. Moskova savunmasında 90 bin kişi ve 150 tank kalmıştır.

Moskova yönündeki taarruzda 3. Panzer Ordusu 13 Ekim 1941 tarihinde Moskova'ya 140 km. mesafeye ulaşmıştır. Bunun üzerine Moskova'da olağanüstü durum ilan edildi. Tayfun Harekâtı'nın neredeyse başlarından beri hava durumu kötüleşmekteydi. Bölge sürekli yağış altındaydı ve ısı düşmekteydi. Asfaltsız olan yollar kısa sürede çamur batağına dönüştü. Bu olumsuz koşullar, Moskova yönündeki Alman ileri hareketini günde 3 - 3,5 km.ye kadar düşürdü. İkmal durumu da hızla kötüleşti. Alman Yüksek Komutanlığı 31 Ekim'de, ordular yeniden düzenlenirken Tayfun Harekâtı'nı durdurma emri verdi. Bu duraklama Sovyet Yüksek Komutanlığı'na daha iyi bir ikmal durumu sağlamak, mevzilerini toparlamak ve yeni ihtiyat kuvvetleri düzenlemek için zaman sağlamıştır.

Havanın giderek soğumasıyla 15 Kasım'da toprak donmaya başlayınca Alman saldırısı yeniden başladı. Birliklerin ilerlemeye başlamış olmasına karşın ikmal durumunda bir gelişme olmamıştı. Alman ilerlemesi karşısındaki Sovyet savunması 5., 16., 30., 43., 49. ve 50. Ordulardan oluşmaktadır. Alman planı, 3. ve 4. Panzer Ordularının öncülüğünde Moskova Kanalı'nı geçerek Moskova'yı kuzeydoğudan kuşatmak şeklindedir. Tula yönünde taarruz eden 2. Panzer Ordusu Moskova'ya güneyden ilerleyecekti. Bu iki kanattan yapılacak ileri hareketin arahattından gelişebilecek bir Sovyet karşı taarruzu için 4. Panzer Ordusu merkezden taarruz edecekti. İki hafta boyunca akaryakıt ve mühimmat eksikliğiyle ve her şeyi göze alan saldırılara karşın Moskova yönündeki ilerleme adeta sürünür gibiydi. Ancak güneyde 2. Panzer Ordusu durduruldu. Sibiryalı birliklerle güçlendirilmiş oluşan Sovyet 49. Ordu ve 50. Ordu ile şiddetlenen Sovyet karşı taarruzları 22 Kasım'da 2. Panzer Ordusu karşısında beklenmedik bir başarı kazandı. Ancak 4. Panzer Ordusu Sovyet 16. Ordu'sunu geri atarak Moskova Kanalı'nı geçmeyi başardı ve kuşatma manevralarına girişti.

Alman 258. Piyade Tümeni'ne bağlı bazı birlikler 2 Aralık'ta Moskova'ya 24 km. kadar sokulmayı başardılar. Bulundukları noktadan Kremlin'in kuleleri görünüyordu. Ancak hemen sonra kışın ilk kar fırtınası başladı. Alman Doğu Orduları (Ostheer), kış koşullarına göre teçhiz edilmiş değildi. Soğuk ve hastalığın yol açtığı kayıplar, muharebe kayıplarından daha fazla idi ve son üç haftada ölü ve yaralı olarak kayıplar 155 bini bulmuştu. Bazı tümenler muharip güçlerinin yarısını yitirmişlerdi. Aşırı soğuk, silahlar ve teçhizatta ciddi sorunlara neden olmuştur ve Luftwaffe, kara birliklerine gereken hava desteğini sağlayamadı.

Başarı şansı kalmadığı anlaşılınca taarruzun durdurulmasına ve tüm birliklerin Kaluga - Viyazma hattına çekilmesine karar verildi. Ancak son anda Hitler 4. Ordu için ""4. Ordu tek bir adım bile çekilmeyecektir."" emrini verdi. Bu karar, bir yandan 4. Ordu'nun sağ kanadı açığında bulunan General Guderian'ın Tula civarındaki ağır kayıplar vermiş kuvvetlerinin geri çekilebilmesini sağlamıştır. Kızıl Ordu karşı taarruzları bu birlikleri bir anda Oka Nehri gerisine atmıştı. Öte yandan 4. Ordu'nun sol kanadındaki General Hoepner'in birlikleri de kuşatılma tehdidi altındaydı.

Son takviyelerle Moskova bölgesindeki Kızıl Ordu kuvvetleri yarım milyonu bulmuştu ve 5 Aralık'ta genel bir karşı taarruz başlatan Sovyet birlikleri, Alman kuvvetlerini yer yer 320 km. geri atmayı başardılar. Sovyetler Birliği'nin istilası için girişilen bu harekâtta Alman kayıpları 250 bin ölü ve 500 bin yaralıyı bulmuştur. Bu kayıpların büyük bölümü Ekim ayı başlarından itibaren uğranılan kayıplardı. Öte yandan Waffen-SS kayıplarının yanı sıra Almanya'nın müttefiklerinin, örneğin Macaristan, Romanya ve Fin kayıpları bilinmemektedir.

Hitler, Merkez Ordular Grubu'na Moskova'ya yeniden taarruz için emir verdiğinde Güney Ordular Grubu için de bir harekât planı belirlemişti. Kiev bölgesinde Kızıl Ordu'ya indirilen darbe zaten çok ağır bir darbeydi. Ardından harekât ağırlık noktası Moskova'ya yönelince STAVKA, başkentin savunması telaşına düşecekti. Güneyde girişilecek bir operasyonun daha kolay olacağı düşünülmekteydi. Hatta, harekâta katılan kuvvetlerin sol kanadının 650 km. boyunca açık kalacağı dahi önemsenmedi. Güney Ordular Grubu cephe hattı 1 Eylül itibarıyla kabaca Novgorod - Dnipropetrovsk - Kırım kıstağı hattında uzanmaktadır. Hitler'in Mareşal Gerd von Rundstedt'e verdiği hedefler, bu hat üzerinden hareket ederek, ilk etapta Voronej - Rostov hattına ulaşmak, buradan sol kanadıyla Don Nehri'ni geçip Stalingrad'a, sağ kanadıyla da Rostov üzerinden Maykop'a taarruz etmekti. Ancak STAVKA, Moskova'ya da güney kesime de yeni tümenler getirmeyi başardı. Mareşal von Rundstedt'in sol kanat birliği olan 6. Ordu, Kursk'u geçtikten sonra durduruldu. Hemen güneyindeki 17. Ordu bu nedenle ilerleyemedi. Sonuçta en güneydeki taarruz kolunu oluşturan General von Kleist'in 1. Panzer Ordusu, Sovyet kuvvetlerinin açıkta kalan sol yanına yönelttikleri karşı taarruzlarla durduruldu. Bununla birlikte 3. Panzer Kolordusu, 22 Kasım'da Rostov'a girdi. Fakat şiddetli Kızıl Ordu taarruzları sonucunda kenti 28 Kasım'da tahliye ederek 80 km. batıdaki mevzilere çekilmek zorunda kaldı. Alman kuvvetlerinin Rostov’dan çekilişi, bu çaptaki ilk geri çekiliştir. İleri harekâttaki bu sonuçlara karşın Mareşal von Rundstedt'in 11. Ordu'su, Sivastopol ile Kerç Yarımadası'nın doğu ucu hariç, Kırım Yarımadası'nı ele geçirmeyi başardı.

Kızıl Ordu, Mihver kuvvetlerin sürpriz saldırısına hazırlıklı değillerdi ve 1941 yılında ağır bir yenilgiye uğradılar. Öte yandan Alman silahlı kuvvetleri 1941 yılına kadar giriştiği savaşlarda, özellikle Yıldırım savaşı konusunda işe yarar bir deneyim birikimi oluşturmuştu. Ayrıca Alman kuvvetleri, hareketlilik, düşman kuvvetlerini imha etme ve kusursuz iletişim üzerine bir doktrine sahipti. Öte yandan düşük zayiatlı zaferlerin süreceği konusundan güven duyuyorlardı.

Buna karşın Sovyet silahlı kuvvetleri, sevk ve idarede, eğitimde ve hazırlık konusunda yetersizdiler. Sovyet üst yönetiminin savaş konusundaki planlaması esas olarak Almanya'nın 1942'den önce saldırıya geçmeyeceği öngörüsüne dayanmaktaydı. Mihver saldırısı başladığında yeni düzenlemeler, umut verici fakat henüz denenmemiş silahlar ve teçhizat, muharip birliklere yeni verilmeye ya da uygulanmaya başlanmıştı. Zırhlı kuvvetlerdeki tankların önemli bir bölümü hafif sınıf tank olan BT Serisi Tanklardı, zor arazi koşullarında sorun yaratmaktaydılar. Zaten bunların büyük bir bölümü yerinde terk edilmek zorunda kalındı. Orta (T-34) ve ağır sınıf (KV-1) tanklar, zırhlı kolordulara yeni yeni verilmeye başlanmıştı.

Sovyet birliklerinin çoğu, Polonya'nın bir bölümünün, Baltık Devletleri'nin ve Besarabya'nın işgaliyle yeni oluşan batı sınırları gerisinde toplanmıştı. Yeni sınırların oluşmasıyla birlikte Stalin Hattı terk edilmiş, yeni sınırlarda yapımına başlanmış olan Molotov Hattı'nın yapımı da ağırdan alınmaktaydı. Dolayısıyla sınır bölgesindeki Kızıl Ordu birliklerinin yeterli savunma düzeni yoktu ve Alman saldırısında, ilk bir hafta içinde bu birliklerin büyük kısmı yenilgiye uğrayıp imha edildi.
İlk birkaç hafta içindeki Sovyet savunmasındaki taktik hatalar bir felakete neden oldu. Stalin Hattı'nın ve önündeki tampon bölgenin tasfiye edilmiş olması daha derinlerde savunmayı güçleştirdi. Kızıl Ordu, iç kesimlerde savunma yapmak durumuna geldiğinde Stalin Hattı'nın örtüsünden ve ateş gücünden yararlanamadı. Wehrmacht kuvvetleri de böylesi bir savunma hattı önünde kuvvet kaybetmekten, belki de durdurulmaktan kurtulmuş oldu. Stalin'in emirleriyle savunmanın zaafa uğratılmasına bir başka örnek Dinyeper Filotillası'dır. Dinyeper Nehrinin orta ve aşağı kesimlerinde faaliyet gösterebilecek durumdaki bu filotilla emrinde değişik tonajda 120 savaş gemisi ve 150 mm.lik topu olan 8 zırhlı (100 mm.) duba, kendi hava gücü, sahil topçu bataryaları ve uçaksavar bataryaları bulunmaktaydı. Bu filotilla daha sonra Stalin'in emriyle tasfiye edildi. Öte yandan Dinyeper üzerindeki köprülere yerleştirilmiş, köprüyü onarılamayacak şekilde havaya uçuracak mayınlar da söküldü. Sadece Dinyeper üzerindeki değil, tüm köprüler korumasız kalmıştır. Pek çok köprü, Alman zırlhı birliklerince sağlam olarak ele geçirildi ve köprü geçişlerinde hemen hemen hiç kayba uğranılmadı.

Başlangıçta Kızıl Ordu, kendi gücünü abartma hatasına düşmüştü. Sovyet mekanize kolorduları, Alman zırhlılarını karşılayamadıkları gibi, Luftwaffe'nin hava taarruzlarıyla ağır kayıplara uğradıktan sonra pusuya düşürüldüler ve imha oldular. Sovyet tankları, yetersiz bakım ve deneyimsiz tank mürettebatı yüzünden ciddi sıkıntılar çektiler. Arızalar dolayısıyla korkunç kayıplar verdiler. Yeterli yedek parça ve kamyon olmaması da ikmal sisteminin çökmesine yol açtı. Öte yandan Luftwaffe'nin hava akınları, sınıra yakın bölgelerdeki ikmal depolarına -ki çok fazla ikmal malzemesi bu depolara getirilmiş bulunuyordu, ölümcül ikmal sorunları yarattı. Piyade tümenlerinin tahkimatlarda mevzilenmemiş o