Еще 9 октября 1941 года соединения Можайской линии обороны были объединены в Московский резервный фронт (генерал-лейтенант П.А.Артемьев), который 12 октября вошел в состав Западного фронта. 11 октября все части Можайской линии обороны были объединены в 5-ю армию (генерал-майор д.Д.Лелюшенко). Силы Западного фронта расположились следующим образом: 16-я армия (генерал-лейтенант К.К.Рокоссовский) прикрывала волоколамское направление, 5-я армия расположилась на можайском направлении, 43-я армия (генерал-майор П.П.Собенников) – на малоярославецком, 49-я армия (генерал-лейтенант И.Г.Захаркин) – на калужском, управление 33-й армии (комбриг Д.П.Онуприенко) находилось в резерве в районе Наро-Фоминска. Из резерва Ставки ВГК для усиления оборонявшихся прибыли четыре стрелковых дивизии, 17-я (майор Н.Я.Клыпин), 18-я (подполковник А.С.Дружинин), 19-я (полковник С.А.Колихович), 20-я (полковник Г.П.Антонов) танковые бригады и полки противотанковой артиллерии. В составе армий первого эшелона насчитывалось не более 90 тыс. человек личного состава. Ввиду недостатка личного состава командованием Западного фронта производилось укрепление в основном главных направлений, ведших к Москве.

Зная о слабости обороняющихся частей, командование группы армий «Центр» (генерал-фельдмаршал Ф. фон Бок (Fedor von Bock)), еще до окончания боев в районах Вязьмы и Брянска приняло решение о продолжении наступления на Москву без оперативной паузы силами 4-й полевой армии (генерал-фельдмаршал Г. фон Клюге (Günther von Kluge)) в составе трех армейских корпусов.

Ход операции.

12-й (XII. Armeekorps, генерал пехоты В.Шрот (Walter Schroth)) и 13-й (XIII. Armeekorps, генерал пехоты Г.Фельбер (Hans Felber)) армейские корпуса 4-й полевой армии 10 октября перешли в наступление на калужском направлении, а 57-го моторизованного корпуса (LVII. Armeekorps (mot.), генерал танковых войск А.Кунтцен (Adolf Kuntzen)) из 3-й танковой группы (Panzergruppe 3, генерал-полковник Г.Гот (Hermann Hoth)) – на малоярославецком направлении. В первые же дни им удалось прорвать оборону советских войск. Лишь к 21 октября частям 33-й и 43-й армий Западного фронта удалось остановить наступление 57-го моторизованного и 12-го армейского корпусов на рубеже реки Нара, который обороняли 10-я воздушно-десантная бригада (подполковник Я.Ф.Чабаев) 5-го воздушно-десантного корпуса (полковник С.С.Гурьев) и 93-я стрелковая дивизия (генерал-майор К.М.Эрастов), поддерживаемые 24-й танковой бригадой (полковник В.П.Зелинский). К 23 октября силами 49-й армии был остановлен и 13-й армейский корпус на рубеже западнее Серпухов – Таруса – Алексин. Особо отличились на данном направлении 5-я гвардейская стрелковая дивизия (полковник П.В.Миронов), 60-я (полковник В.И.Калинин) и 194-я (полковник М.А.Сиязов) стрелковые дивизии.

С 14 октября немецкие войска начали наступление на можайском и волоколамском направлениях освободившимися из-под Вязьмы 40-м (XXXX. Armeekorps (mot.), генерал танковых войск Г.Штумме (Georg Stumme)) и 46-м (XXXXVI. Armeekorps (mot.), генерал танковых войск Г. фон Фиттинхоф-Шеель (Heinrich von Viettinghoff-Scheel)) моторизованными корпусами 4-й танковой группы (Panzergruppe 4, генерал-полковник Э.Геппнер (Erich Höppner)). Еще с 11 октября в полосе наступления этих корпусов шли бои на прославленном поле Бородинского сражения 1812 года. Здесь покрыла себя славой 32-я стрелковая дивизия (полковник В.И.Полосухин) и приданные ей 18-я, 19-я танковый бригады, 121-й, 367-й, 421-й противотанковые полки. 18 октября части 40-го моторизованного корпуса Вермахта заняли Можайск и, усиленные 24 октября силами 7-го армейского корпуса (VII. Armeekorps, генерал артиллерии В.Фармбахер (Wilhelm Fahrmbacher)) из 4-й полевой армии, продолжили наступление в полосе обороны 5-й армии. Последняя, усиленная двумя стрелковыми дивизиями, сумела остановить противника западнее и юго-западнее Кубинки путем контратак сил Дороховского противотанкового района (20-я и 22-я (подполковник И.П.Ермаков) танковые бригады, 50-я стрелковая дивизия (генерал Н.Ф.Лебеденко)), прибывшими из резерва частями 82-й мотострелковой дивизии (генерал-майор Н.И.Иванов) и 25-й танковой бригады (полковник И.А.Таранов).

16-я армия, отражавшая удар 46-го моторизованного корпуса Вермахта в стык Волоколамского и Можайского укрепленных районов, за пять дней тяжелых боев отступила на 10-12 км в полосе до 10 км. Однако немецким войскам удалось к 25 октября форсировать Рузу, откуда без приказа отступила 113-я стрелковая дивизия (полковник А.Г.Герасимов), за что 4 ноября по приказу генерала армии Г.К.Жукова ее командир и комиссар Г.Ф.Шабанов были расстреляны перед строем. Введение в бой 5-го армейского корпуса (V. Armeekorps, генерал пехоты Р.Руофф (Richard Ruoff)) из 3-й танковой группы Вермахта на волоколамском направлении успеха не имело. Развернув 40-й моторизованный корпус против 16-й армии, группе армий «Центр» удалось 27 октября взять Волоколамск и продвинуться восточнее города, где она и была остановлена с помощью подтянутых в этот район 18-й (полковник П.К.Живалев), 78-й (генерал-майор А.П.Белобородов) и 126-й стрелковых дивизий (полковник Е.В.Бедин), 50-й кавалерийской дивизии (полковник И.А.Плиев). На этом направлении прославилась 316-я стрелковая дивизия (генерал-майор И.В.Панфилов).

К концу октября линия фронта на московском направлении проходила по рубежу Волжское водохранилище – восточнее города Волоколамск – Наро-Фоминск – река Нара – река Ока до города Алексин.

Итоги операции.

Общая продолжительность - 21 сутки (10 октября 1941 года - 30 октября 1941 года).

В результате упорных боев соединениям Западного фронта, усиленным четырнадцатью стрелковыми дивизиями, шестнадцатью вновь сформированными танковыми бригадами, сорока артиллерийскими полками и десятью фугасно-огнеметными ротами, вновь удалось остановить наступление немецких войск на Москву, не дав захватить слабо защищенный город сходу и выиграв время для укрепления обороны ближайших подступов к Москве.