朱可夫临危受命
9月30日，为了使“台风”计划具有符合计划目的和代号的力量，德军中央集团军群调集了七十四五个师，180万人，1700辆坦克和强击火炮，1390架飞机，1.4万多门火饱和迫击炮。数量比原定计划多1/2，在苏德战场上的4个坦克集团军中，就有3个投入了莫斯科战役。同时，还有第2航空大队支援德军的地面部队。
苏联方面准备了3个方面军：西方面军、预备队方面军和布良斯克方面军。这3个方面军总共有95个师，125万人，990辆坦克，677架飞机，7600门火炮和迫击炮。
根据德军的部署，苏军指挥部采取措施，建立了纵深防御。但3个方面军未能及时识破德军的意图及部队的主攻方向。西方面军把主力放在维亚济马以西，而德中央集团军群的两支突击部队却放在杜霍夫施纳和罗斯拉夫尔，以便从南、北两边深深地包围和迂回攻击西方面军主力。
从10月2日拂晓起，德军的炮兵向西方面军阵地开炮，随后便转入了进攻。12个满员师的突击在45千米的地段上压在了卢金第19集团军右翼两个人数不多的师和邻近的第30集团军的两个师身上。敌我双方力量对比悬殊：人员是5～6倍，坦克几乎为10倍，大炮和飞机为9倍。德军很快就在第19集团军和第30集团军的接合部上打开了一个30～40千米宽的缺口。各快速兵团由这个缺口从东北迂回苏军，急速向维亚济马冲去。南面，在罗斯拉夫尔—尤赫诺夫方向上，预备队方面军的第43集团军也没能阻止德第4野战集团军和第4坦克集群的冲击。有4个苏联集团军被合围起来。被围苏军顽强抵抗，牵制德军20几个师。10月中旬，部分苏军突围，退到莫日艾斯克防线，不少战士为国捐躯，许多指战员留在敌人后方，参加游击队，还有不少人被俘。据战后西方出版的有关这方面的书籍记载，从10月2日到10日的几天内，进攻莫斯科的德军完成了三个大包围圈。在这三次作战中，苏军共损伤66.3万多人。