莫斯科保卫战共分为两个阶段，第一阶段是从1941年9月30日至12月5日，主要是苏联红军为粉碎德军中央集团军群向莫斯科的进攻，而展开的一系列防御战役；第二阶段是1941年12月5日至1942年1月20日，苏联红军对莫斯科附近的德军进行战略反攻。
固执己见的希特勒1941年8月4日希特勒在中央集团军群司令部召开了一次军事会议，会上陆军总司令勃劳希契、总参谋长哈尔德、中央集团军群司令冯·博克以及古德里安、霍特等将领都一致认为应该趁势向莫斯科发动进攻，并以莫斯科作为最终决战地，然而希特勒却认为南方集团军群已经在乌克兰地区奠定了胜利的基础，当务之急是歼灭乌克兰的苏联红军，消除中央集团军群的侧翼隐患，并夺取乌克兰和高加索地区的粮食与石油资源，以维持日后战争的继续，同时他还执意要攻占列宁格勒，意图摧毁“无产阶级革命的摇篮”，从士气上给予苏联军民沉重的打击；
希特勒与德军将领们商讨作战计划
希特勒不顾众将领的极力反对，命令霍特的第3装甲集群北上围攻列宁格勒，并调古德里安的第2装甲集群南下参与基辅战役，他甚至还批评他的将军们“对战争经济方面的问题一窍不通”，是一群“脑袋已被过时理论弄的陈腐不堪”的人；
台风计划9月中旬随着德军第1装甲集群与第2装甲集群在洛赫维察成功会师，德军完成了对基辅地区苏联红军的大合围，苏联西南方面军已经是“瓮中之鳖”，而北方集团军群却迟迟没能攻下列宁格勒，此时，希特勒又开始重新考虑对莫斯科的攻势，他指示中央集团军群制定了一项名为“台风计划”的作战方案，企图在冬季来临前一举攻占莫斯科，从而彻底击垮苏联，为此希特勒不仅把第2装甲集群和第3装甲集群重新调回，还把原本隶属于北方集团军群的第4装甲集群也调入中央集团军群；
德军中央集团军群司令冯博克元帅
德军为进攻莫斯科共集结了第2、4、9三个集团军和第2、3、4三个装甲集群的74个师，180多万人，包括十几个新补充的满员师以及14个装甲师和8个摩托化机械师，约占苏德战场上德军步兵师总数的三分之一、装甲和摩托化师总数的三分之二，另有1700辆坦克、14000门火炮与1390架飞机，比原计划的兵力多出了一半，而担负防御的苏联红军西方面军、预备队方面军和布良斯克方面军仅有95个不满员师，坦克990辆、火炮7600门、飞机677架，总兵力约120万人；
自从德军中央集团军群在7月16日攻占了斯摩棱斯克以后，苏联红军就在莫斯科以西地区开始修建防御工事，而8月份德军精锐装甲部队的相继北调和南下，更是让苏军获得了宝贵的喘息之机，至1941年9月底苏联红军构筑了一条北起奥斯塔什科夫，南至基洛夫，全长320公里的防线，不过由于苏军在斯摩棱斯克战役后期的反击中损失惨重，因此这条防线并不十分牢固；
希特勒和他的将军们
按照“台风计划”的作战安排，德军第2集团军和第2装甲集群将组成“南突击集团”，在突破苏军的防线后围歼布良斯克方面军，尔后从南面和东南方向迂回进攻莫斯科，而第4、9集团军和第3、4装甲集群组成“北突击集团”，以“钳形”攻势首先合围并消灭维亚济马地区的苏联红军，彻底打通通向莫斯科的道路；
维亚济马—布良斯克战役9月30日德军正式发起进攻，古德里安的第2装甲集群和魏克斯的第2集团军在当天傍晚前便突破了苏军第13和第50集团军的防线，随即开始对布良斯克方面军实施包抄，并企图绕到西方面军后方，10月3日向北推进的德军装甲部队攻占了奥廖尔，不过由于遭到苏军近卫第1军的顽强阻击，一度在该地区停滞不前，10月7日第2装甲集群与第2集团军在布良斯克以南地区包围了苏军第13集团军和第3集团军一部，在布良斯克以北地区包围了苏军第50集团军一部，至10月14日包围圈中的苏联红军大部分被歼灭或被俘；
苏联红军布良斯克方面军司令叶廖缅科
10月2日霍特的第3装甲集群和霍普纳的第4装甲集群分别从杜霍夫希纳与罗斯拉夫利两个方向突破了苏军的防线，并在次日打退了苏军的反突击后，开始从南北两个方向快速向维亚济马突进，10月7日德军两个装甲集群赶在苏军撤退之前成功在维亚济马会合，从而切断了苏军第19、20、24和32集团军的退路，随后在跟进的第4和第9集团军配合下，向包围圈中的苏联红军展开了总攻，10月13日苏军除少部分突围、一部分留在敌后进行游击战外，其余大部分被俘虏；
莫斯科保卫战
德军在维亚济马—布良斯克战役中共俘虏苏军67.3万人，尽管苏联红军损失惨重，但被围苏军的拼死抵抗也成功牵制住了德军的大部分兵力，延缓了德军向莫斯科推进的速度，为巩固莫扎伊斯克防线赢得了时间。同时，此役过后也让德军最高统帅部乐观地认为，苏联红军的兵力和武器装备就快接近“山穷水尽”的地步，莫斯科已经是唾手可得，其实早在10月7日德军完成合围后，按耐不住激动心情的希特勒就签署了一项命令：不准冯·博克接受莫斯科的投降，即使主动投降也不予接受！他甚至还宣称要在十天内占领莫斯科；
朱可夫临危受命面对德军的步步紧逼，10月7日斯大林把朱可夫从列宁格勒紧急召回莫斯科，10月17日苏军统帅部将预备队方面军并入西方面军，任命朱可夫大将为司令官，全面负责莫斯科的防御，同时，根据朱可夫的建议，将第22、29、30和31集团军组成加里宁方面军，由科涅夫上将指挥，负责防守莫斯科西北方向和掩护西方面军右翼的安全；
苏联红军中著名的“救火队员”朱可夫元帅
临危受命的朱可夫在上任之后就开始着手建立新的防线（即莫扎伊斯克防线），他想方设法的抽调出了14个师、16个坦克旅和40多个炮兵团总计9万余人，重新组建了第5、第16、第43和第49集团军，任命富有作战经验的将领担任指挥官，分别派至莫伊扎斯克、沃洛科拉姆斯克、小雅罗斯拉维茨以及卡卢加等重点地区展开防御。与此同时，在通过确切的情报得知了日本在远东认定的主要目标是美国，而不是苏联后，朱可夫又从远东地区调集了近30万人赶赴莫斯科来巩固防守；
就在这万分危急的时刻，以斯大林为首的国防委员会决定采取攻势防御，要求苏联红军依靠坚固的防御工事来削弱和消耗德军的有生力量，待后备力量完成集结后，伺机转入反攻，在莫斯科近郊歼灭德军，为此国防委员会在10月19日宣布莫斯科全城戒严，并号召全体市民不惜一切配合红军，把莫斯科变成一座攻不破的堡垒，誓死保卫首都；
莫斯科保卫战中的苏联红军高炮部队
莫斯科的市民积极响应号召，在三天内就组织了25个工人营、12万人的民兵师以及数百个巷战小组，全市约有60万人被发动起来，不分昼夜的围绕莫斯科外围修筑了三道弧形防御工事，其中妇女和儿童占了四分之三，他们在莫斯科郊外冰冻的土地上，凭借双手挖掘出了300多万立方的泥土！修筑了300多公里长的反坦克堑壕！并协助莫斯科的工厂和政府机关向后方进行转移；
正在构筑工事的莫斯科市民
朱可夫后来深有感触地说：“当我们谈到莫斯科保卫战的英勇战绩时，我们所指的不仅仅是军队英雄的战士、指战员和政治工作人员的战绩，在西方面军以及尔后各次战役中之所以能够取得胜利，完全是首都军民团结一致和共同努力的结果，是全国、全体苏联人民对军队和首都保卫者进行有效支援的结果。”
10月底，德军开始对莫斯科发动总攻！
年仅15岁的苏联红军小战士叶戈列夫
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