В очень тяжелых наступательных боях в течение декабря 1941 г. и первой половины января 1942 г. советские войска отбросили немцев на значительное расстояние от Москвы. Но наступление развивалось весьма неравномерно: дальше всего на запад, на 300 с лишним километров продвинулся северный фланг; почти такое же расстояние прошел южный фланг, но прямо к западу от Москвы немцы продолжали цепляться за свой плацдарм в треугольнике Ржев — Гжатск — Вязьма.
К середине второго периода наступления на Москву немцы начали страдать от холода. До этого, всего за неделю с небольшим, Гудериан горько жаловался, что его танки застревают в грязи, надеялся на ранние морозы, которые облегчили бы продвижение к Москве; теперь же он не менее горько начал жаловаться на мороз. Все последующие атаки на Тулу провалились, по словам Гудериана, потому, что 4 декабря температура упала до -31 градуса по Цельсию. 17 ноября он писал: «Мы лишь очень медленно приближаемся к своей конечной цели в этот лютый мороз, когда все части испытывают невероятные трудности со снабжением. Трудности с подвозом припасов по железной дороге все возрастают. Без горючего наши машины не могут двигаться». Фашистские генералы были обескуражены огромными потерями своих войск и провалом всех надежд на окончание войны в 1941 г. Рассеялись в прах мечты о теплых зимних квартирах в Москве. Один их генералов с горечью признает, что немецким солдатам «суждено было провести свою первую зиму в России в тяжелых боях, располагая только летним обмундированием, шинелями и одеялами».
На юго-западном направлении напряженные сражения велись на Украине, где войска Юго-западного и Южного фронтов отражали натиск группы немецких армий «Юг». Особенно ожесточенная борьба развернулась под Киевом и на рубеже Днепра, в ходе которой враг надолго был задержан и понес тяжелые потери. Вследствие этого гитлеровское командование вынуждено было повернуть часть своих войск с московского направления на юг, чтобы оказать помощь своей южной группировке.
В середине сентября противнику удалось встречными ударами с севера и юга выйти в тыл Юго-западному фронту и окружить его значительные силы восточнее Киева. Бои в окружении шли почти до конца сентября. Многие тысячи бойцов и командиров погибли. Среди погибших были командующий фронтом М.П. Кирпонос, начальник штаба В.И. Тупиков и член Военного совета фронта М.А. Бурмистенко.
По приказу Ставки был оставлен Киев, оборона которого продолжалась 71 день.
