Боевые действия Западного и частично Северо-Западного фронтов велись с целью не допустить захвата Москвы и отбросить противника от столицы. Операция включала в себя три этапа: оборонительный (30 сентября – 4 декабря 1941 г.), контрнаступление (5 декабря 1941 – 7 января 1942 гг.), наступление (7 января – 30 марта 1942 г.). В ходе оборонительных боев немецкие войска несли потери, которые не восполнялись пополнением. Попытка обойти Москву с севера в районе Калинина (Твери) провалилась, хотя Калинин был захвачен; попытка обойти с юга в районе Тулы также не удалась. На центральном направлении в отдельных местах войскам противника удалось подойти к столице на 29-35 км, но большие потери при отсутствии резервов не позволили продвинуться дальше. К декабрю 1941 г. группа армий «Центр» утратила возможности для дальнейшего наступления и перешла к обороне. На оборонительном этапе были достигнуты две цели: немцев не допустили в Москву, и окончательно был сорван план «Барбаросса», предусматривавший уничтожение основных сил Красной Армии до наступления зимы. На втором и третьем этапах в ходе контрнаступления под Москвой и наступлений на других направлениях немецкие войска были отброшены на 100-250 км. Были полностью освобождены Тульская, Рязанская и Московская области, частично – Калининская, Смоленская и Орловская.