1941年9月6日，希特勒发布了第35号训令，代号“台风”行动，计划先将莫斯科正面的苏军分成两部分加以歼灭，然后顺势攻占莫斯科。进攻方法仍然像苏德战争初期那样，同时从三个方向进攻。为了确保“台风”行动的成功，德军在莫斯科方向集结了180万人，1700辆坦克，14000门火炮，1400架飞机。苏军则在莫斯科以西300多千米的纵深内，集结了125万人，990辆坦克，7600门火炮，677架作战飞机。在人数上苏军不占优势，在武器的质量上苏军更是落在下风，苏军的坦克和飞机一大半都是旧式的，而德军的坦克和飞机要先进多了。着名的莫斯科保卫战就这样开始了。
1941年10月2日，由费多尔·冯·博克指挥的德军中央集团军群，开始向莫斯科方向发起攻击。当时，莫斯科的紧张气氛几乎到了令人无法忍受的程度，到处都在谣传德军坦克随时可能冲进莫斯科市区。公共汽车和出租汽车全都被征用，向前线运送部队，行人只能在大街上徒步。10月15日，苏联外交部紧急召见各国外交使团，通知他们当晚随同政府一起离开莫斯科前往古比雪夫。但是斯大林却命令苏共中央政治局、国防委员会、最高统帅部和总参谋部作战组的成员一概不准离开莫斯科，决心与首都人民共存亡。最高统帅的决心激发起苏军的顽强斗志，他们不怕牺牲，以血肉之躯铸起了牢固的防线，将德军挡住了莫斯科城外。德军进攻最猛烈的时候，其坦克距离莫斯科只有一个小时的路程，但德国人就是打不进来。苏联红军的一个步兵师为了挡住敌人的坦克，激战了4多个小时之后全部壮烈牺牲。当时莫斯科流传着这样一句话：俄罗斯虽大，但已无路可退，因为后面就是莫斯科。
11月16日，德军用两个坦克军的兵力攻打苏军第316步兵师的前沿阵地。在杜勃塞科沃铁路会让站附近，苏军政治指导员克洛奇科夫率领28名反坦克手击退了德军50辆坦克的攻击，歼灭了其中的18辆。28名英勇的红军战士全部战死疆场，后来被追授苏联英雄称号。就在同一天，在离杜勃塞科沃1200米的别捷利诺区，15名战士在消灭了德军5辆坦克和近一个排的德国鬼子后，全体壮烈殉国。
在莫斯科保卫战期间，在离杰多夫斯克城2000米的涅费多沃村，还发生了一场最不可思议的坦克战。12月7日，苏军一位名叫帕维尔·古德济的中尉驾驶一辆KB-1型坦克，同德军的18辆坦克交火，消灭了10辆敌军坦克，其余的仓皇逃窜。从这以后，德国鬼子再也不敢沿着沃洛科拉姆斯克公路向莫斯科进攻了。
按照惯例，每年的11月7日都要在莫斯科举行纪念十月革命胜利的活动，这一年是十月革命胜利24周年，正处在莫斯科保卫战最严酷的阶段，要不要举行庆祝活动呢？11月初的一天，斯大林突然找到外交部长莫洛托夫和国家安全人民委员部部长贝利亚，对他们说，要准备在红场举行阅兵式。望着他们两个困惑的表情，斯大林说：由布琼尼检阅部队，让阿尔捷米耶夫将军指挥。
阅兵时如有德国飞机冲过防线进行轰炸，要迅速清除死者和伤员，但阅兵必须进行到底。让新闻电影制片厂摄制纪录片，尽快复制后分送全国各地放映，报刊要更广泛地报道阅兵式。我将在庆祝大会上做报告，在阅兵式上讲话。
11月7日早晨，成千上万的莫斯科人冒着严寒和德军空袭的危险，汇聚到红场上。受阅部队荷枪实弹地走过来了，每一名受阅者携带的都是自己在前线缴获敌人的武器，雄赳赳地接受最高统帅的检阅，然后直接开赴自己的防御工事或进攻阵地，展开新一轮的莫斯科保卫战。
这次阅兵极大地振奋了苏联红军和人民群众的信心，战场面貌顿时为之焕然一新。11月中下旬，苏军在多个方向粉碎了德军的进攻，并耗尽了德军的预备队。另外，气温也帮了苏军的大忙，11月27日这天，气温在两个小时内骤然下降了20度，一下子跌到了零下40摄氏度，大部分德军身无御寒之衣。12月5日，苏军转入反攻，莫斯科战役取得了胜利，德军损失了50多万人，坦克1300多辆，火炮2500门。这是德国在第二次世界大战中首次遭到惨败，并由此滑向最后的深渊。