巨大的包围圈形成之后，接下来，德军就要去消灭这个大口袋了。1941年9月16日，战争史上最大的围歼战开始了。德军以第2集团军和第6集团军为主，发起围歼作战。
战斗开始之初，战况激烈，防守的苏军拼死抵抗，此时，阵地上高音喇叭发出的斯大林那激动人心的讲话，又传遍了整个战场，更使得红军勇气倍增。苏军在无燃料又无弹药的情况下，端起刺刀整营整营地向德军的坦克、大炮和机枪发起多次勇猛攻势，企图突破包围向东撤退。然而血肉之躯终究不敌钢铁，苏军在德军坦克的炮击、扫射和碾压下，成千成万地死伤，除少数部队得以逃脱外，其主力仍处于围困中。1941年9月20日，基辅城被德国第6集团军攻占。同日，德军第46装甲军赶到，并作为生力军投入战斗。与此同时，苏军也不断地投入生力军，企图协助被困苏军突围，但均被德军击退。
西南方面军的部队迅速被德军分割包围，陷入了一片混乱。1941年9月17日，斯大林让苏联红军总参谋长苏联元帅沙波什尼科夫下令同意西南方面军突围，但为时已晚。1941年9月19日，基辅陷落，第37集团军被迫向亚戈京地区转移。西南方面军在被合围中继续战斗。为其解围的尝试由于兵力不足而无结果。1941年9月16日至20日，西南方面军被德军分割成六股防御力量：驻守在佐洛托诺沙镇以北20到30公里处的第26集团军在奥尔日察地区坚守到1941年9月24日；驻守在基辅东南方40到50公里处的第37和第26集团军坚守到1941年9月23日；驻守在彼利亚金东南部的第21集团军坚守到1941年9月23日；驻守在彼利亚金东部的第5集团军坚守到1941年9月23日；驻守在基辅东北方10到15公里处的第37集团军坚守到1941年9月21日；驻守在亚戈京地区的第37集团军坚守到1941年9月26日。
整场战役下来，仅部分军队得以分成小群向*围，共有2万官兵最后得以突出德军重围。1941年9月20日，方面军司令基尔波诺斯上将、军事委员会委员布尔米斯坚科和参谋长图皮科夫少将在突围战斗中阵亡，第5集团军司令波塔波夫坦克兵少将被俘，1941年9月26日，西南方面军基本被歼。苏军第5、第21、第37、第26集团军大部，第40、第38集团军之一部被歼灭，65万人被俘。
基辅战役战役持续了两个半月以上，在正面300余公里、纵深约600公里的大片领土上进行。红军除人员损失外，德军击毁或缴获884辆坦克，3718门火炮，3500辆车辆，可谓战果辉煌。而战胜的德军也付出了10万余人的代价。
德军在成功地歼灭了基辅口袋里的苏军之后，开始将进攻矛头指向了苏联的首都——莫斯科，轰轰烈烈的莫斯科保卫战就此展开。德军为此专门制定了攻占莫斯科的“台风”计划。
“台风”作战的计划，主要由德军最高统帅部和包克的中央集团军群协商制定，各项计划都由希特勒审定批准。并把北方、南方集团军群的部分兵力集中到中央集团军群，增大战役成功率。德军计划的基本内容是，以斯摩棱斯克-莫斯科这条线在中央做为基准线兵分两路进行钳形包围，两军将在苏联红军后方约八十英里的维亚兹马会合。
根据计划，德军第2装甲集群在布良斯克方向，第3、第4装甲集群1在维亚济马方向，相继开始了进攻。尽管苏联红军进行了顽强抵抗，德军仍然突破了防御。装甲先锋古德里安于1941年9月下旬夺取布良斯克，并在10月3日攻占了奥廖尔。沿着奥廖尔-图拉的公路推进。德军10月7日则进抵维亚济马地域，西方面军和预备队方面军大部分军队在此陷入合围，并在13日被德军所消灭。23日，苏联红军布良斯克集团大部被歼。德军在维亚济马—布良斯克战役中俘虏苏联红军58万人。苏军只有85000人突出德军防线。
在这之后，莫扎伊斯克防御线成了莫斯科接近地上的主要抵抗地区，苏联最高统帅部采取了各种紧急措施来保卫首都。10月9日，重新编成的第5集团军在此驻防。为了改进军队指挥，1941年10月17日，西方面军和预备队方面军合编为新的西方面军，朱可夫大将任司令员。同日，根据朱可夫的建议，在西北方向上掩护莫斯科的西方面军右翼部队第22，29，30，31集团军组建为加里宁方面军，由科涅夫上将出任司令员。
随后，朱可夫着手在沃洛科拉姆斯克——莫扎伊斯克——小雅罗斯拉韦茨——卡卢加一线建立新的防线，并组建第二梯队和方面军预备队。莫斯科市民也被动员起来。在3天之内，组织了25个工人营，12万人的民兵师，169个巷战小组，发动60万人围绕莫斯科城修筑起三道防御工事，其中妇女的数量占了四分之三。到10月末，仅妇女儿童就构筑了700公里反坦克堑壕，挖掘了300多万立方米的泥土，修筑了3800余个临时和固定火力点。
10月中-11月初，在莫扎伊斯克防御地区展开的多次激烈战斗中，苏联红军对德军优势兵力进行了顽强抵抗，将其阻止于拉马河、鲁扎河、纳拉河等地区。1941年10月23日，叶廖缅科上将指挥的布良斯克方面军剩余部队突出重围，但古德里安的坦克集团依然紧追不舍，并于29*近莫斯科左翼重要军工城市——图拉。由于第50集团军的红军战士和图拉民兵的坚守，德军始终无法突破图拉防线，迟滞了德军的进攻节奏。
11月初，莫斯科苏联红军又得到了10万人，300辆坦克，2000门火炮的补充。1941年11月7日十月革命24周年阅兵式。当时纳粹德国军队已经到达，为了提升国民及军队的士气，斯大林在命令在1941年11月7日在红场举行阅兵典礼并发表著名演说，他说道：“我们的国家正在遭到入侵，全体苏维埃公民和军队都要不息用尽每一滴鲜血来保卫苏维埃土地和村庄”。当天苏联所有广播站都播放了这次演讲。而原本是在11月7日10点准时阅兵，但在后来提前至1941年11月7日的8点10分。这一次阅兵是有巨大意义的，苏联向全世界表明了战斗到底的决心。苏军队伍在克里姆林宫前检阅，然后直接开赴前线。苏联红军以预备队和补充兵员加强了西方面军。布良斯克方面军撤销。各方面军受领命令扼守所占领的地区，阻止德军从西北和西南迂回莫斯科。
11月13日，德陆军总参谋长哈德尔在中央集团军群总部召开了各军团参谋长会议，下达了“1941年秋季攻势命令”。中央集团军群为此共集中了51个师。苏联红军经过11月底-12月初的顽强防御和多次反突击，德军突向莫斯科的最后企图破产了。苏联红军虽然经常处在危急状态，但终于坚持下来并消耗了德军。仅1941年11月16日到12月5日这段时间内，德军在莫斯科附近就死伤15.5万余人，损失坦克约800辆、火炮300门、飞机近1500架。
而当年莫斯科的冬天，就算以俄国人的标准来看都异常地严寒。德军因战线过长，补给不足，战役中消耗过大，既没有设防御阵地和战役预备队，又无在冬季条件下作战的准备。11月上旬入冬，虽然道路能够使用，但德军的冬季装备不足，由于认为在入冬前就能结束战事。保暖衣服和白色伪装服都不足，坦克和其它车辆都因为低温而不能动弹。对莫斯科的苏联红军而言，情形则恰好相反。来自西伯利亚的苏联红军早已习惯了寒带生活，有着足够的冬季作战装备，他们的枪炮套上了保暖套，涂上了防冻润滑油；有足够的棉衣、皮靴和护耳冬帽用来防寒。到了1941年11月29日，德军已成强弩之末，在各个方向上的进攻都已被遏制。此时朱可夫要求斯大林将预备队第10集团军，第20集团军和第1突击集团军转隶给西方面军。此时，苏军的实力是，总兵力110万人，7652门火炮，774辆坦克，1000余架飞机。德军共有170万人，13500门火炮，1170辆坦克，615架飞机。虽然德军兵力要多于苏军，但由于其战线过长，兵力分散，战线并不稳固。
1941年11月29日，朱可夫致电斯大林下达反击命令，当晚，斯大林下达反突击的命令。1941年12月5日，加里宁方面军的第30集团军首先转入反攻，此时德军进攻能力显然已经衰竭。德军装甲集群侧翼遭到强烈打击，进攻的苏联红军迫使他们向克林方向撤退。1941年12月6日，西方面军在南北两个方向上对德军发动反击，德军部队在气候和苏军的双重夹击下，被从莫斯科附近击退。12月6日晚上，在图拉的古德里安部决定退回原来的防线。现在，夺取莫斯科已经成了一种奢望，最终希特勒不得不签署了在苏德战场全线包括莫斯科方向转入防御的训令。
随后，苏联红军展开了更大规模的反攻，12月9日，苏联红军解放了罗加切沃，11日解放了伊斯特拉，12日解放了索尔涅奇诺戈尔斯克，15日解放了克林，16日解放了加里宁，20日解放了沃洛科拉姆斯克。1942年1月7日苏联红军重夺了莫斯科以北的加里宁。1月初，西部战略方向的反攻乃告完成。精疲力竭的德军已经撤退到100至250公里外。德军38个师，内15个坦克师和摩托化师遭重创。进攻莫斯科的突击集团被击溃，使德军惊慌失措。
1942年4月，进攻莫斯科的德军伤亡人数达50万人，被苏联红军赶到了距离莫斯科100乃至350公里以外的地带。而苏联付出了伤亡和被俘70多万人的惨重代价，却取得了莫斯科保卫战的最后胜利。（未完待续）