М. б. делится на 2 периода: оборонительный (30 сентября — 4 декабря 1941) и наступательный, который состоит из 2 этапов: контрнаступления (5—6 декабря 1941— 7—8 января 1942) и общего наступления советских войск (7—10 января — 20 апреля 1942).
Оборонительный период. Оперативно-стратегическая обстановка на советско-германском фронте к концу сентября 1941 для Красной Армии продолжала оставаться напряжённой. Советские войска вынуждены были отступить к Ленинграду, оставить Смоленск и Киев. Общее превосходство в силах, средствах и инициатива действий находились на стороне врага. Однако добившись успехов в период летнего наступления, немецко-фашистские войска встретились и с серьёзными трудностями. Они понесли крупные потери в живой силе и технике, а их попытка с ходу прорваться к Москве была сорвана героической борьбой войск Красной Армии во время Смоленского сражения 1941 . В начале сентября немецко-фашистское командование отдало приказ о переходе войск на западном (московском) направлении к временной обороне и приступило к подготовке операции по захвату Москвы под кодовым названием «Тайфун». Замысел операции предусматривал: мощными ударами крупных группировок, сосредоточенных в районах Духовщины, Рославля и Шостки окружить основные силы войск Красной Армии, прикрывавших столицу, и уничтожить их в районах Брянска и Вязьмы, а затем стремительно обойти Москву с С. и Ю. с целью её захвата. Выполнение этого замысла возлагалось на группу армий «Центр» (командующий генерал-фельдмаршал Ф. Бок), состоявшую из 2-й, 4-й, 9-й полевых армий и 2-й, 3-й и 4-й танковых групп (с октября 2-я танковая армия, с января 3-я и 4-я танковые армии). Всего к концу сентября было сосредоточено 77 дивизий, в том числе 14 танковых и 8 моторизованных, в которых насчитывалось свыше 1 млн. чел., свыше 14 тыс. орудий и миномётов, 1700 танков, 950 самолётов. Против войск группы армий «Центр» к началу немецко-фашистского наступления оборонялись войска Западного (командующий генерал-полковник И. С. Конев, член Военного совета Н. А. Булганин, начальник штаба генерал-лейтенант В. Д. Соколовский), Брянского (командующий генерал-полковник А. И. Ерёменко, член Военного совета дивизионный комиссар П. И. Мазепов, начальник штаба генерал-майор Г. Ф. Захаров), Резервного (командующий Маршал Советского Союза С. М. Будённый, член Военного совета Н. С. Круглов, начальник штаба генерал-майор А. Ф. Анисов) фронтов. Всего в советских войсках насчитывалось около 800 тыс. чел., 6800 орудий и миномётов, 780 танков (из них 140 тяжёлых и средних) и 545 самолётов в основном устаревших конструкций. Т. о., враг превосходил советские войска по численности людей в 1,2, артиллерии и миномётов — в 2,1, танков — в 2,2 раза, боевых самолётов — в 1,7 раза. Большое преимущество противник имел и в подвижности своих войск, располагавших значительным парком автомашин и тягачей. Многие вновь сформированные советские дивизии, особенно Резервного фронта, а также 12 стрелковых дивизий народного ополчения этого фронта не имели боевого опыта и должного вооружения. Замысел советского Верховного Главнокомандования на западном направлении заключался в том, чтобы упорной обороной нанести немецко-фашистским войскам возможно бо'льшие потери и выиграть время для формирования и сосредоточения новых резервов. В соответствии со сложившейся обстановкой ГКО и ЦК ВКП (б) наметили меры для создания на дальних и ближних подступах к Москве глубокоэшелонированной обороны, состоявшей из оборонительных рубежей, занимавших по фронту свыше 300 км и в глубину 200—250 км и включавших 8—9 оборонительных полос. В подготовке оборонительных рубежей важную роль сыграли войска резервных формирований, дивизии московского народного ополчения, а также трудящиеся Смоленской, Брянской, Тульской, Калининской, Московской областей и г. Москвы. Большое внимание Коммунистической партией и советским командованием уделялось ускоренному формированию крупных резервов в тылу страны. Однако большинство намеченных мер по укреплению обороны не было завершено из-за недостатка времени и сил. Не удалось создать прочные инженерные заграждения, фронты нуждались в пополнении, ощущался недостаток боеприпасов.
Наступление врага началось 30 сентября ударом 2-й танковой группы по левому крылу Брянского фронта. 2 октября перешли в наступление главные силы группы армий «Центр» из районов Ярцево и Рославля против войск Западного и Резервного фронтов. Несмотря на упорное сопротивление советских войск, противник в 1-й же день прорвал оборону, а его подвижные соединения продвинулись на 40—50 км в направлениях Орла, Юхнова и Вязьмы. Попытки фронтов нанести контрудары слабыми резервами результатов не дали. 3 октября передовые части 2-й танковой группы вышли на пути отхода 3-й и 13-й армий Брянского фронта и к исходу дня ворвались в Орёл. Прорыв обороны войск Западного и Резервного фронтов на ярцевском и рославльском направлениях и отход части сил фронтов создали опасную обстановку на вяземском направлении. 4 октября враг захватил Спас-Деменск и Киров, 5 октября — Юхнов и вышел в район Вязьмы. 6 октября противник овладел Брянском. В районе Вязьмы в окружении оказались соединения 19-й, 20-й, 24-й и 32-й армий. Упорно сопротивляясь, окружённые войска сковали до 28 дивизий противника, уничтожили тысячи вражеских солдат и офицеров, вывели из строя массу техники. Части сил к середине октября удалось прорваться из окружения. Неблагоприятное развитие военных действий в районе Вязьмы и Брянска создало большую опасность Москве. В этих условиях ЦК партии, ГКО и Ставка (Верховный главнокомандующий И. В. Сталин) приняли меры по усилению Можайской линии обороны, куда срочно направлялись войска из резерва и с др. фронтов. В целях объединения руководства войсками западного направления и организации более чёткого управления ими оставшиеся войска Резервного фронта были 10 октября переданы в состав Западного фронта, командующим войсками которого в этот день был назначен генерал армии Г. К. Жуков, а его заместителем — генерал-полковник И. С. Конев. 12 октября Западному фронту были подчинены войска Можайской линии обороны. В результате энергичных мер, принятых командованием, на московском направлении был создан новый фронт обороны. Однако положение войск Западного фронта, занявших оборону на Можайской линии, оставалось исключительно тяжёлым. На фронте от Московского моря до Калуги в составе четырёх армий Западного фронта насчитывалось лишь около 90 тыс. чел. В этих условиях командование фронтом стремилось прочно прикрыть только важнейшие направления, ведущие к Москве: волоколамское, можайское, малоярославецкое и калужское, на которых соответственно оборонялись 16-я армия генерал-лейтенанта К. К. Рокоссовского, 5-я армия генерал-майора артиллерии Л. А. Говорова, 43-я армия генерал-майора К. Д. Голубева, 49-я армия генерал-лейтенанта И. Г. Захаркина. В воздухе господствовала вражеская авиация. Дороги были забиты потоками людей, конными повозками, гуртами скота, машинами, что крайне осложняло работу фронтового тыла и управление войсками.
Для укрепления ближних подступов к Москве 12 октября ГКО принял решение о строительстве непосредственно в районе столицы оборонительных рубежей. Главный рубеж намечалось построить в форме полукольца в 15—20 км от Москвы. Городской рубеж проходил по Окружной ж. д. Вся система обороны на ближних подступах к городу получила наименование Московской зоны обороны. В неё входили части московского гарнизона, дивизии народного ополчения и дивизии, прибывшие из резерва Ставки. На строительство оборонительных сооружений было мобилизовано 450 тыс. жителей столицы, 75% мобилизованных составляли женщины. ГКО решил эвакуировать из Москвы часть партийных и правительственных учреждений, крупные оборонные заводы, научные и культурные учреждения. Верховный главнокомандующий, часть ГКО и Ставки Верховного главнокомандования (ВГК) оставались в Москве. Москвичи, помогая войскам, в короткий срок построили внешний оборонительный пояс и возвели укрепления внутри города. Тысячи рабочих, служащих, деятелей науки, искусства добровольно шли в коммунистические батальоны. Из 25 вновь созданных в октябре добровольческих рот и батальонов в Москве были сформированы 3 дивизии народного ополчения, 4-я комплектовалась из призывных контингентов.
