Началото на операция "Барбароса" е истински кошмар за Червената армия. В продължение на няколко месеца Вермахтът окупира цяла Прибалтика, Беларус и голяма част от Украйна. Стотици хиляди съветски войници загиват или попадат в плен, а германците плътно се приближават до главните градове на СССР - Ленинград и Москва.
В началото на октомври 1941 г. само на 200 км от столицата край Вязма четири съветски армии, които са попаднали в обкръжение, понасят големи загуби – около милион души са убитите, ранените и пленените. Москва на практика се оказва незащитена. На 15 октомври в града настава паника: жителите масово бягат на изток, а хаосът е съпътстван от мародерства и грабежи. "На улицата група хора разбиваха вратите на магазин, а някой вече грабеше продукти", спомня си инженер Сусана Карпачова. "По шосето се виеше непрекъснат поток от хора с раници, имаше леки коли и камиони с покъщнина. Днес хората напускаха Москва, както вчера това ставаше във Вязма". Само с твърди мерки, въвеждане на комендантски час и военни патрули властите успяват да нормализират ситуацията.
Докато пристигнат резервните части от Сибир, Урал и Далечния изток, за да защитят столицата, съветското командване се опитват да спечели време и да задържи противника възможно по-дълго. На спешно изградени отбранителни укрепления на подстъпите към Москва са пратени всички налични полкове и дивизии. Освен тях в сраженията се включват курсантите от военните училища в Москва (така наречените "кремълци") и от Подолск. Курсантите са съвсем млади, много от тях още не са навършили 18 години. Трябвало е да станат след края на обучението командири, но отиват на фронта като обикновени войници.
В тежки и продължителни боеве сборните отряди на курсантите от Подолското пехотно и артилерийско училище губят 2500 от общо 3500 души, но успяват да задържат противника 12 дни, макар заповедта им е да удържат линията на фронта поне пет. "Първият взвод взриви бункера на участъка на нашия пробив", спомня си военнослужещият Адалберт Васнер от 19-а танкова дивизия на Вермахта. "Започна изключително тежък близък бой и двете страни претърпяха загуби. Взеха първите пленници. Това бяха курсанти от Подолското военно училище. Наричаха ги 'сталинските курсанти' и те се отбраняваха изключително храбро".
На 7 ноември, за 24-ата годишнина на Октомврийската революция, на Червения площад се провежда военен парад. Някои от подразделенията, които участват в него, веднага от площада поемат към фронта, чиято линия неумолимо се приближава към столицата. Ето какво пише маршал Георгий Жуков в своите "Спомени и размисли": "Това събитие изигра огромна роля за укрепването на духа на армията и съветския народ, а и имаше голямо международно значение". Парадът показа на света, че Съветският съюз не е сломен. За московчани не е маловажен и фактът, че на трибуната се появява Сталин и произнася тържествена реч. Хората виждат, че върховният главнокомандващ все още е в Москва, макар голяма част от правителството вече да е евакуано по това време в Куйбишев (Самара).
На 2 декември части на 2-а танкова дивизия на Вермахта превзема селцето Красная Поляна, което е само на 30 км от Кремъл. Германските военачалници, които си дават сметка за огромните пространства и човешки ресурси на СССР, знаят, че войната все още не е приключила, но са убедени, че гръбнакът на Червената армия е прекършен. "Военната мощ на Русия вече не представлява заплаха за Европа", пише на 23 ноември във военния дневник началникът на Генералния щаб на сухопътните войски Франц Халдер.
При все това по пътя към съветската столица нещата не се развиват толкова гладко за Вермахта, колкото би искало командването. В резултат на упоритата съпротива на Червената Армия и постоянните ѝ контранападения германските войски са изтощени и пренапрегнати. Движението на бронетанковите части е затруднено от цялостното миниране на подстъпите към града, извършено грамотно от съветските сапьори. Появяват се проблеми със снабдяването, а конете масово измират, след като са останали без фураж през започналата зима.
Германската армия се надява на последен решителен набег към Москва без обаче да отчита факта, че в града вече са съсредоточени големи свежи и обучени резерви на Червената армия. На 5 декември войските от Западния фронт на Жуков и от Югозападния фронт на Константин Тимошенко преминават в мащабно контранастъпление. "Когато настъпвахме, нашата артилерия откриваше толкова силен огън, че често неутрализираше отбраната на германците още преди да се включи пехотата. Затова, когато влизахме в селата, германците вече се бяха изнесли. Там видях за първи път как действат 'катюшите' – незабравимо зрелище. И разбира се, всички села бяха изгорени до пепел", спомня си редовият боец Херц Роговой.
Германските войски започват стремително да се отдалечават от столицата. На места отстъплението прераства в паническо бягство и в ръцете на Червената армия попада изоставената от врага артилерия. На 19 декември Адолф Хитлер сменя Валтер фон Браухич на поста главнокомандващ на сухопътните сили. По същото време в оставка е пратен и командващият на групата армии "Център" Федор фон Бок. Командващият 2-а танкова група Хайнц Гудериан, който също е свален от поста си, ще напише след много години в своите "Спомени на войника" следното: "Настъплението срещу Москва пропадна. Всички жертви и усилия на нашите доблестни войски се оказаха напразни". Едва в началото на януари 1942-а германците успяват да стабилизират фронта.
Червената армия, която нанася на Вермахта зашеметяващ удар, отблъсква противника на 100-250 км от Москва. Тя успява да освободи значителни територии и като цяло, да ликвидира заплахата за столицата. Само че амбициозните планове на командването да продължи настъплението и напълно да разгроми групата на армиите "Център" завършват с тежки боеве за съветските войски, с мъчителни излизания от обкръжения и големи загуби. Въпреки Московския триумф и краха на стратегията на блицкрига времето за коренен прелом във войната все още не е настъпило.