苏军于1941年9月30日～1942年4月20日为保卫莫斯科而进行的一系列防御战役和进攻战役。1941年9月底，德军在苏德战场北翼封锁列宁格勒,在南翼占领基辅,在中央攻占斯摩棱斯克，打开了通向莫斯科的门户，距莫斯科仅300～400公里。莫斯科成了双方斗争的焦点。

　　双方企图和兵力部署德军统帅部为攻占莫斯科制定了代号为“台风”的作战计划,规定以3个装甲集群分别从杜霍夫希纳、罗斯拉夫尔、绍斯特卡地域向东和东北方向实施突击，割裂苏军防御，围歼苏军主力于维亚济马和布良斯克地区，尔后以快速集团从南北两面包围莫斯科，同时以步兵兵团从正面进攻，在冬季到来前攻占莫斯科。实施“台风”战役的是德军“中央”集团军群（司令官为F.von博克元帅）,辖3个集团军和3个装甲集群,以及第2航空队。总兵力为78个师,180万人，各种火炮1.4万门，坦克1700辆,飞机1390架。苏军最高统帅部大本营判定莫斯科方向为德军主攻方向，决心保卫莫斯科。为此，集中了全部作战兵力的30％以上，并先后在莫斯科以西建立了纵深300公里的3道防线，即维亚济马防线、莫扎伊斯克防线和莫斯科防区。

　　同时组织游击队在敌后活动,以配合正规军作战。苏军的企图是:依托纵深梯次配置的防御地区,阻止德军向莫斯科推进,大量杀伤德军,赢得时间,为反攻创造条件。苏军在莫斯科以西担任防御的有3个方面军:西方面军（司令员为科涅夫上将,辖6个集团军）、布良斯克方面军（司令员为叶廖缅科上将，辖3个集团军和1个集团军级集群）和预备队方面军(司令员为布琼尼元帅,辖6个集团军)。苏军最高统帅部以西方面军和布良斯克方面军的全部兵力以及预备队方面军的2个集团军占领第1道防线；预备队方面军的另4个集团军占领第2道防线。3个方面军共有95个兵团，总兵力125万人，各种火炮7600门,坦克990辆，飞机677架。双方兵力对比，德军占有较大优势，其兵力为苏军的1.44倍，火炮为苏军的1.84倍，坦克为苏军的1.71倍，飞机为苏军的2倍多。 作战经过莫斯科会战按苏军作战行动分为三个阶段。

　　第一阶段为苏军防御阶段。9月30日,德军突击集团在布良斯克方向首先发起进攻。10月2日,德军主力在维亚济马方向发起进攻,很快突破苏军防御,将西方面军和预备队方面军所属4个集团军合围在维亚济马地区,将布良斯克方面军所属3个集团军合围在布良斯克地区。经激战，苏军损失很大，据德方材料，被俘达65万人。苏军及时调整部署，10月10日，预备队方面军并入西方面军，由朱可夫大将指挥。同时，统帅部从西北方面军和西南方面军抽调部分兵力，并把预备队调到莫扎伊斯克防线。14日,德军攻占加里宁市。15日,苏联政府机关和外交使团从莫斯科撤到古比雪夫。斯大林率精干的指挥机构坐镇莫斯科,并动员首都居民45万人(75％是妇女)修筑防御工事，组建新的民兵师,做好巷战准备。10月17日，成立加里宁方面军。20日，莫斯科地区实行戒严。10月中下旬，德军突破莫扎伊斯克防线，其先头部队距莫斯科仅65公里。在苏军的顽强防御和反突击下，德军攻占莫斯科的企图未能得逞。11月7日,苏联在德军逼近莫斯科的情况下，照例庆祝十月革命24周年，在红场举行阅兵式，红军部队接受斯大林检阅后，直接开赴前线。11月15日，德军经过调整和补充后，再次发动进攻,企图从南北两翼迂回莫斯科,在莫斯科以东汇合。在北翼,德军装甲部队于12月2日攻占距莫斯科仅20多公里的伊斯特拉和亚赫罗马。在南翼,德军于12月3日合围了图拉。在中央,德军于12月1日从纳罗福明斯克发动进攻。苏军奋勇抵抗，并以战略预备队实施有力的反突击，同时集中使用统帅部预备队航空兵直接支援步兵和坦克作战，终于粉碎了德军的进攻,迫使德军于12月5日转入防御。

　　第二阶段为苏军反攻阶段。斯大林抓住德军预备队耗尽而开始转入防御但又立足未稳之机，决定举行反攻。12月5日拂晓，加里宁方面军开始反攻。6日，西方面军和西南方面军发起反攻。苏德战场南北两翼苏军在罗斯托夫和季赫温也配合反攻,展开积极行动。到1942年1月初，苏军歼灭大量德军，将德军向西击退100～250公里，解除了图拉之围和德军对莫斯科的直接威胁。德军遭到第一次失败后，A.希特勒撤了陆军总司令H.A.W.von布劳希奇等一批高级将领的职务，自任陆军总司令，于12月28日给德军下达不准撤退的命令，并从西欧调来12个师的新锐兵力加强东线。

　　第三阶段为苏军总攻阶段。1942年1月5日，苏军最高统帅部利用德军惊慌失措和防寒准备差的有利时机，决定在西部、西北和西南3个战略方向发起总攻,以西部正面为主攻方向，消灭德军“中央”集团军群；同时在苏德战场南北两翼实施进攻，在南翼解放顿巴斯和克里木半岛,在北翼解除列宁格勒的封锁。1月8日，苏军3个方面军计124万多人发起总攻，实施了瑟乔夫卡-维亚济马进攻战役、托罗佩茨-霍尔姆进攻战役、勒热夫进攻战役和博尔霍夫进攻战役。1月27日空降兵在维亚济马以南地域空降。

　　苏军的总攻持续到4月20日，向西推进100～350公里，收复了莫斯科州、加里宁州、图拉州和梁赞州等。 在莫斯科会战中，德军损失50万人，其中冻死冻伤10万余人,损失坦克1300辆,火炮2500门,各种车辆1.5万辆。但苏军歼灭“中央”集团军群的企图未能实现。苏军取得莫斯科会战的胜利，宣告了希特勒闪击战的破产。此役不仅改变了苏德战场的形势，而且发展了苏联军事学术。苏军在防御过程中，以纵深梯次配置的防御取代线式防御，并重视了对坦克防御，把防御与反攻结合起来。进攻过程中，在选择有利的总攻时机，重视战略预备队的组建并集中使用于战役的转折阶段，重视组织各兵种的协同动作和组织炮兵进攻，以及广泛开展敌后游击战等方面，都取得了宝贵经验。