自从1941年6月德军对苏联发动“闪击战”后,三个多月内突入苏联境内600~800千米,苏军接连失败,损失坦克2000辆,飞机1000架,兵员50多万,处境十分被动。在这种情况下,希特勒认为德军若能迅速攻占莫斯科,就会迫使苏联投降,于是他于9月初发出第35号训令,要求中央集团军群9月底进攻莫斯科,在冬天到来之前占领该地,并将此行动的代号定为“台风”计划。
1941年10月2日,德军以180万人、1700辆坦克、1.4万门火炮和1390架飞机的优势兵力,在广阔的战线上发动了莫斯科大战,不到半个月的时间,就合围了苏军的两个重兵集团,俘获苏军64万人,到10月20日,德军坦克部队前锋兵临莫斯科城下,“台风”行动初战告捷。
这时的莫斯科已成为德军的空袭目标,莫斯科防空部队同德军空军作了顽强战斗,10月间,德军对莫斯科进行了31次空袭,共有2000架飞机参加,其中278架被击落,只有72架闯入莫斯科上空。11月底到12月初,德军付出了惨重的代价,在亚赫罗马地域前出到莫斯科运河,莫斯科附近的战斗变得越来越激烈,德军遇到苏军顽强抵抗,苏军派了无数新兵和自愿者,甚至是妇女营,每个人都说着一句话:“俄国虽大,但已无路可退,我们的身后就是莫斯科!”
上帝似乎偏向俄罗斯,1941年的冬季,比往常来的都早,提前一个月严寒就降临到苏联的大地,而且这一年的冬季就算以俄国人的标准来看都异常的寒冷。11月27日,气温在两小时内骤然下降了20℃,一下子跌到了-40℃,漫天的鹅毛大雪终日不停。由于认为在入冬前就能结束战事,德军的冬季装备、保暖衣服和白色伪装服都不足,德军陷入了艰难的境地,火炮的润滑油被冻住,步枪枪栓被冻油卡死,坦克和其他履带车辆因没有防滑器,经常在冰冻的雪地上打滑,身着单衣冻得浑身麻木的德军官兵食不果腹,数以千计的德军士兵被冻成残废,大批人员染上了使人寒颤不止、全身无力的伤寒,伤病损失比战场上造成的损失还要严重,天气的变坏使德军的攻势锐减。由于日益增多的战斗减员、冻死、冻伤、减员以及严峻的后勤补给使得德军官兵一片惊慌,许多人惶惶不可终日。德军被迫全线停止前进,12月8日,希特勒签署了在苏德战场全线包括莫斯科方向转入防御的训令。
1942年1月,气温持续下降,最后竟降至-52℃,德军士气严重受挫,而苏军则士气高涨。早在秋季期间,朱可夫就已从西伯利亚和远东地区调回了一些装备精良的部队到莫斯科,一直留待反击之用,此时德军进攻能力显然已经衰竭,苏军最高统帅部认为转入反攻的时机到了。1941年12月5日,朱可夫带领20个集团军共百余万人的苏军实施自开战以来的首次大规模反攻,其中最主要的攻势集中向德中央集团军群。12月6日,攻势在莫斯科地区全面展开。各路德军战线皆被苏军迅速突破,进攻莫斯科的德突击集团被击溃,德军面临着崩溃。希特勒发来严令,要求惊慌失措的德军死守每一个居民地,一步也不准后退,直到最后一兵一卒。
1月8日,苏联西方面军、加里宁方面军和布良斯克方面军同时实施了进攻战役,但由于缺乏实施大规模进攻行动的经验以及缺少快速兵团,因而未能全部完成所赋予的围歼德中央集团军群基本兵力的任务。2月初,来自西欧的德军增援部队和中央集团军群北翼部队,分别实施反突击,苏军的态势开始恶化。4月20日,苏军最高统帅部命令撤回了外线作战部队,各部队转入防御,会战至此结束。此次战役德军损失人员50余万,坦克1300余辆,火炮2500门,不得不改闪击战为持久战。
莫斯科保卫战是苏德战争中一次大会战,它打破了希特勒吹嘘德军天下无敌的神话,是德国东线走向灭亡的开始,为斯大林格勒战役即第二次世界大战的转折奠定了基础,同时也使英美等西方国家意识到了苏联在第二次世界大战中的重要作用,从而促进了反法西斯同盟的形成。