После судьбоносных решений фюрера относительно переброски танковых дивизий с центрального направления (на Киев, на Ленинград и обратно), в сентябре Гитлер решил таки сосредоточить все силы (и почти все подвижные части) на главном направлении - на Москву. Однако из-за многокилометровых бросков танковые дивизии нуждались в значительном пополнении и ремонте. 30 сентября три танковые и три пехотные армии были готовы к наступлению. Танковые дивизии были пополнены материальной частью. Пехотные дивизии также получили значительное подкрепление, но их численность была уже не такая, как в начале кампании. Укомплектованность артиллерией была практически полная. Она обеспечивала пехоте ударную силу. Для проведения операции "Тайфун" командование подготовило три танковые армии (3-я, 4-я, 2-я) и три общевойсковые армии (9-я, 4-я, 2-я). Для обороны Москвы советским командованием было сформировано три фронта - Западный (генерал-полковник Конев), Брянский (генерал-лейтенант Еременко), Резервный (Маршал Буденный) фронты. Всего в трех фронтах насчитывалось 1250 тысяч человек, 990 танков, 7600 орудий, 670 самолетов. Основные силы сосредотачивались на Западном фронте.
Наступление немецких войск началось с удара из района Путивля 2-й танковой армии Гудериана 30 сентября. Танковым дивизиям Гудериана предстоял самый дальний путь. При поддержки авиации танковая армия должна была как можно быстрее достигнуть Орла. Прикрывая свой правый фланг, к 3 октября задача была выполнена. При этом ударные соединения с юга охватывали группировку советских войск в районе Брянска. 2 октября по приказу Ставки был образован 1-й гвардейский корпус, задачей которого было задержать продвижение противника и обеспечить выход окружаемых войск Брянского фронта. После захвата Орла 24 танковый корпус 2-й танковой армии Гудериана вышел в тыл Брянского фронта. В районе Мценска 24-й танковый корпус был задержан на некоторое время 1-м гвардейским корпусом, что дало возможность некоторым соединениям вырваться из окружения. Часть войск 13-й и 3-й армии, которые оборонялись против 2-й армии в районе Брянска, оказались в окружении.
2 октября другие армии группы "Центр" при поддержки 2-го и 4-го воздушных флотов начали наступление против Западного фронта. 2-я и 4-я армии вместе с 4-й танковой армией начали наступление и проделали по обе стороны Рославля широкие бреши, окружая две большие группировки советских войск: в районе Брянска и в районе Вязьмы. К 14 октября в окружении оказались две группы войск восточнее и южнее Брянска - 13-я, 3-я и часть 50-й армий.
Севернее, в районе Вязьмы, части 4-й танковой и 3-я танковая армии окружали группировку советских войск около Вязьмы. К 7 октября кольцо окружения практически замкнулось. 24-я и 32-я армии Резервного фронта оказались в окружении западнее Вязьмы. Кольцо окружения подвергалось сильному давлению советских войск. Правым крылом наступления 4-я танковая армия продвигалась на Юхнов и Калугу. В районе Калуги оборонялась 5-я стрелковая дивизия и некоторые части отошедшей 43-й армии. В районе Юхнова на реке Угре героически сражался отряд Старчака и отряд подольских курсантов военных училищ. В районе Малоярославца держали оборону курсанты артиллерийского и стрелково-пулемотного училищ Подольска. Окруженные армии под Вязьмой продолжали сражаться. Общее командование поручалось командующему 19-й армией. Но кольцо окружения около Вязьмы захлопнулось прочно и к 13 октября котел был очищен. В сводке германского командования говорилось о 663 тысячах пленных, 1242 танках и о 5412 орудий (цифры несколько завышены) за время наступления.
