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蘇第20和第16集團軍的進攻更是順利。從12月8日開始，德軍被迫轉入防禦，此時，德軍官中瀰漫著越來越濃厚的悲觀情緒。德國陸軍參謀長哈爾德從前線得來的都不是好消息。德第4坦克集群參謀長勃魯門特里打來電話，報告前方進攻失利的情況。哈爾德跟他私交不錯，小聲問勃魯門特里特：”你總的感覺怎麼樣？我們真的要重演拿破崙的悲劇嗎？”
電話的那方沉寂了一會兒，說：“一切都成泡影。。。。。。。”
哈爾德心事重得地來到陸軍總司令馮。布勞希奇的辦公室，看見布勞希奇坐在沙發里，一隻手支著頭，似乎在打瞌睡。布勞希奇見來人是哈爾德，示意他坐下。布勞希奇聽了哈爾德的報告，說：“現在除了轉入防禦之外，看不到有什麼使德軍擺脫絕境的辦法了。”
馮。布勞希奇很吃力地從沙發上站起來，慢慢從寫字檯上拿起一張紙，遞給哈爾德，說：“最近我的心臟病一再復發，體力明顯不支，看來無法完成元首交給德國陸軍的那些偉大而艱巨的任務。我已決定向元首遞交辭呈。。。。。。”
希特勒儘管一直對馮。布勞希奇缺乏好感，但見到他要求辭職的報告信，頓時怒不可遏。他一拳砸在桌子上，開始對著馮。布勞希奇發作：“愚蠢！愚蠢透頂！我們好不容易離莫斯科只有一步之遙了，這層薄紗只要指頭一戳就要破了，為什麼要停下！為什麼要轉入防禦？博克、古德里安、赫普納腦子裡塞滿了稻草，難道你也是個木頭嗎？幾個月的戰爭，我們損失很小，而蘇聯人卻是我們的10倍！憑什麼說我們已經喪失了優勢？不對優勢還在我們這邊，還在我手裡！不許撤退，後退一步都不行！”
希特勒決定解除陸軍總司令馮。布勞希奇元帥等高級將領的職務，自任陸軍總司令，命令東線德軍堅守待援。但是，德軍仍然擋不住蘇軍的腳步。
從12月7日起，蘇軍反攻速度不斷加快，前3天，推進了30公里至50公里，而且攻勢一浪高過一浪，戰果也越來越大。
12月8日，蘇第16集團軍解放了克留科沃後，開始向伊斯特拉水庫發起進攻。
另外，蘇聯戈沃羅夫將軍指揮的第5集團軍也積極向前推進，從而有力地保證了第16集團軍的進攻。12月9日，蘇第20集團軍粉碎了德軍的頑強抵抗，將德軍驅逐出了索爾涅奇諾戈爾斯克。
蘇聯的航空兵也來參戰，且大大超過了德中央集團軍群的飛機數量。到了12月13日，德軍在克林和索爾涅奇諾戈爾斯克地區的抵抗被粉碎了，丟下了大量的大炮和車輛，倉皇后退。一路上，撤退的德軍遭到蘇軍飛機的轟炸，損失慘重。
此後的幾天裡，蘇軍將德軍趕出了蘇里寧、克林和耶列茨。蘇軍部隊在對德軍的大規模進攻中，繳獲了許多武器和車輛。
蘇聯宣布，德軍包圍莫斯科的企圖已經失敗。蘇聯報紙刊登了贏得了莫斯科會戰勝利的紅軍將領們的照片，分別是朱可夫、列柳申科、庫茲涅佐夫、羅科索夫斯基、戈沃羅夫、鮑爾金、戈利科夫、別洛夫和弗拉索夫。
其中，朱可夫的一張大照片位於中央，周圍是其他將領的較小照片。
在莫斯科城下的激戰中，德軍的損失是毀滅性的，德軍損失官兵15.5萬人，坦克777輛。希特勒向莫斯科發動的“颱風”攻勢遭到失敗。
在莫斯科戰役勝利的鼓舞下，最高統帥史達林決定乘勝追擊，發動全線反攻。史達林說：“德軍由於在莫斯科附近的失敗而驚慌失措，而且他們過冬的準備很差，現在正是我們轉入進攻的最好時機。”
史達林的意圖是：以西方下面為主攻方向，消滅德國中央集團軍的主力，奪回斯摩棱斯克；在北方，消滅列寧格勒附近的敵人，解除敵人對列寧格勒的包圍。
1942年初，蘇軍最高統帥部決定利用德軍失去進攻勢頭的有利時機，在西方、西北和西南戰略方向發起總攻，並以西方下面為主攻方向，向德軍及其僕從軍發動了全線進攻。
正如史達林所說的：“紅軍在因德帝國主義背信棄義的進攻而暫時退卻以後，奪得了戰爭進程中的轉折，由積極防禦轉入了有效進攻……由於紅軍的勝利，衛國戰爭進入了一個新的時期。”
蘇軍總攻乎先以加里寧方面軍實施的瑟喬夫卡—維亞濟馬戰役開始，這一戰役也是勒熱大一維亞濟馬進攻戰役的一部分。
蘇軍進攻的當天，加里寧方面軍的第39集團軍就在勒熱夫以西突破了德軍防線，到了1月5日，挺進80公里至90公里，前出至行軍第9集團軍勒熱夫集團的後方。
6日清晨，加里寧方面軍的第22、第29集團軍在奧列尼諾包圍了德軍約7個師。蘇聯騎兵第11軍從下面維亞濟馬，切斷了維亞濟馬—斯摩棱斯克公路。
1月10日，西方面軍以9個集團軍和2個騎兵軍實施的勒熱夫一維亞濟馬進攻戰役開始了。
1月15日，西方面軍的右翼第1突擊集團軍第20和第16集團軍在突破德軍沃洛科拉姆斯克防線後，切斷了莫斯科—勒熱天鐵路。
1月18日，西方面軍中線部隊第5、第33集團軍收復了莫扎伊斯克：蘇第43集團軍則向尤赫諾夫方向進攻。西方面軍左翼的第49、第50集團軍和近衛第1軍、第10集團軍從北面和南面包抄了由德軍9集團軍約9個師組成的尤赫諾夫集團。