Основные силы группы армий «Центр» были брошены против левого крыла Брянского фронта и флангов Западного и Резервного фронтов, оборонявших московское направление. Войска фон Бока, общая численность которых достигла к 1 октября более 1900 тыс. человек и имевшие 14 тыс. орудий, 1390 самолетов, 1700 танков, значительно превосходили противостоящие советские силы, насчитывавшие всего 1250 тыс. человек, 7,6 тыс. орудий, 990 танков, 667 самолетов. В полосе группы армий «Центр» находились целые три танковые группы, включая переброшенное незадолго до этого из-под Ленинграда объединение генерала Э. Гепнера. На решающих участках прорыва германское превосходство над советскими войсками достигало соотношения 4:1 в личном составе и вооружении. План немецкого наступления, получивший кодовое название «Тайфун», был утвержден еще 16 сентября и предусматривал двойной охват советских сил в районе Вязьмы и Брянска. Уничтожение Брянского, Западного и Резервного фронтов должно было расчистить дорогу немецким моторизованным соединениям и открыть им прямой путь на Москву.
В первых числах октября 1941 г. все внимание Ставки ВГК было приковано к брянскому направлению; считалось, что прорыв немцев к Вязьме не столь опасен. И лишь когда расстояние, отделяющее танки генерала Гепнера (наступающего к Вязьме с юга) от танков генерала Гота (продвигающегося к городу с севера), сократилось до 30 км, Сталин приказал отходить. К сожалению, как и в случае под Киевом, приказ пришел слишком поздно. 7 октября кольцо вокруг основных сил Западного и Резервного фронтов замкнулось. Еще через несколько дней были отрезаны и три армии Брянского фронта. В результате советское командование всего за две недели октября лишилось 64 дивизий, 11 танковых бригад. По новейшим оценкам, безвозвратные потери Красной Армии на московском направлении только за октябрь составили один миллион человек, в том числе, по немецким источникам, около 688 тыс. пленных.
Окруженные советские войска действовали мужественно и упорно. Но силы и опыт боевых частей были неравными. Многие советские подразделения формировались из ополченцев, едва научившихся держать в руках винтовку. Принявший на себя командование окруженными войсками, генерал М. Лукин решил с ходу прорвать стальные клещи противника и вывести свои силы на восток. Как оказалось, такое решение было неверным. Необходимо было первоначально организовать оборону окруженного района, нащупать слабые места противника и лишь затем идти на прорыв. Получилось обратное: советские солдаты в полный рост шли в атаку, пытаясь вырваться там, где немцы их уже ждали. Десятки тысяч солдат погибли тогда в районе деревень Богородицкое и Панфилово под огнем германских орудий и пулеметов. Сотни тысяч попали в плен. Выйти из окружения удалось лишь немногим. 13 октября организованное сопротивление советских войск под Вязьмой прекратилось, хотя отдельные разрозненные подразделения еще долгое время продолжали вести борьбу. Несколькими днями позднее противник завершил ликвидацию котла под Брянском. Теперь развал всего советского фронта под Москвой казался Гитлеру и его генералам неизбежным. В обороне Красной Армии образовалась огромная брешь шириной до 500 км. Ставка вермахта приказала продолжить наступление на советскую столицу.
