定等基辅会战胜利结束后，将作战重点回到莫斯科轴线上，而只对列宁格勒实施围困。1941年9月6日，希特勒发布了第35号训令，代号‘台风’行动，计划先将莫斯科正面的苏军分为两个包围圈加以歼灭，然后顺势攻占莫斯科。进攻方法仍像战争初期那样，同时从三个方向给苏军以决定性打击。
虽然在10月20日，德军完成了对维亚兹马和布良斯克这两个包围圈内苏军的清剿，苏军66.3万人被俘，损失坦克1242辆，大炮和迫击炮5412门，取得了不亚于基辅会战的战果。但是由于天气的变坏使德军的攻势锐减。当德军前锋装甲部队进到莫扎伊斯克时，天已开始下雨了，道路变成了泥河。坦克走不多远就陷入泥潭中，简直无法前进。南路古德里安的第2装甲集群陷在奥廖尔到图拉之间的公路上达几天之久，一切补给只好依赖空运。德军于是被迫全线停止前进，以待大地封冻。
德军暂时的停进使苏军赢得了宝贵的喘息时间。斯大林根据佐尔格从日本送来的情报，放心的将部署在西伯利亚与日本关东军对峙的25个步兵师和9个装甲旅的精锐部队陆续从东面西调到了莫斯科近郊。
11月3日至4日，第一次降霜了，虽然骤冷的气温使泥泞的道路变硬，为德军的机动提供了便利，但同时又使身上仍着单衣的德军陷入了冻馁之中。由于没有冬季服装，德军开始出现严重的冻伤。而在他们前面，苏联军队的实力因为增援部队的到来有所恢复，甚至在一些局部地区，苏联军队还取得了暂时的优势。
不过对德军杀伤最大的还是得数俄国特有的严寒，它曾经在拿破仑对俄国的进攻中来过，同样也在德国人身上显过灵。11月27日，气温在两小时内骤然下降了20度，一下子跌到了零下40摄氏度。大部分德军身无御寒之衣，数以千计的人员被冻伤，数以百计的人员被冻死。可怕的严寒不仅摧残士兵的身体，而且还使机器停转、武器失灵。与德军形成鲜明对比的是，来自西伯利亚的苏军有着充分的冬季作战装备，苏军新型坦克T-34、T-35在严寒下仍能照常发动。
12月1日，包克挥其疲惫之师，再次发起攻势以作最后的努力。德军虽取得一些进展，但终被莫斯科周围坚强的防御所阻止。12月2日，小股德军透过苏军防线，冲入莫斯科近郊。但莫斯科的工人们从工厂冲出来，用他们的工具同德军搏斗。夜间，在遭受惨重损失后，这小股德军被苏军赶回了他们原来的阵地。此时，德军在各个方向的进攻都被可怕的严寒和苏军顽强的
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