而对于安德烈关于处理军队民族问题的建议在提交后，得到了贝利亚的许可而且还将立刻开始实施，而莫斯科保卫战的局面现在依然和历史上一样了：德军的后备军变得十分紧张，而苏军保全了主力部队，后备部队也都训练有素，配备了必要的武器，并于12月初加入了防守队伍。

一路苏联集团军准备在索尔涅奇诺戈尔斯克附近，从侧翼袭击莱因哈特的装甲集群。另外一路集团军在斯大林索尔涅奇诺戈尔斯克附近伏击古德里安的装甲集群。其余各闻组成掩护部队，部署在莫斯科效外。

11月29日，朱可夫致电斯大林：“前线司令请示最高总司令下达反击命令。”

当晚，斯大林下达了命令。起初，德军并没有意识到潜在的威胁。12月4日，中央集团军群根据所获情报做出了如下结论：敌人的作战能力不足以发起一场大规模的反击行动。

但是第二天的情况令德军十分意外。12月5日，德军装甲集群侧翼遭受强烈打击，发起进攻的苏联军队迫使他们往克林方向前进。苏军切断了西去的道路，决定包围德军，切断他们的退路。德军小分队拼命地想击退苏军，掩护大部队撤退。但是，坦克和其他机械油料耗尽，只能遗弃在路边。

德军士气很快被削弱。沙尔回忆道：“越来越多的士兵放下武器，向西退去。有的用绳子牵着牛，有的拖着载有土豆的雪橇，没有人再去掩埋轰炸中丧生的同伴。”

同样的情况也发生在莫斯科南部的图拉附近。古德里安回忆道：“12月6日夜晚，当我决定停止一切行动，毫无希望地撤退到原来的防线时，心情非常沉重。”

两军的处境发生了逆转。苏联方面起初“一步也不后退”的要求，变成了前进的呼声，目的是不给敌人喘气的机会，不让他们重整士气。而德军将领冯·博克的命令却充满了另一种味道：“我命令任何撤退必须得到集团军指挥官的允许，而撤退的形式必须经过我个人批准。”

12月5日，严寒降临，那是140年一最寒冷的一个冬天。一位德国医生在日记中写道：“在这样的野外，苏联人可以自在地用两只空汽油桶做一个炉子取暖，而我们的人只能站在煹火周围燃烧宝贵的汽油。”

现在，纳粹德军面临重蹈1812年拿破仑覆辙的危险。12月的反击让德军退守到距莫斯科120至150公里的位置，这是二战期间纳粹德军的第一次重大战败。

全世界都看到这样的照片，废弃的汽车、坦克和飞机，还有许多德军战俘。

从莫斯科迅速撤离的“勇敢之师”在德军参谋部遭到了惩罚。陆军总司令勃劳希奇元帅被停职，希特勒决定亲自挂帅。陆军元帅冯·博克被取消了中央集团军群总司令头衔，由克鲁格取代。古德里安被停职，直到1943年2月重返军队。霍普纳被开除军籍，剥夺身穿军装和领取养老金的权利。他因参与7月20日密谋反对希特勒而被处以绞刑。

然而，希特勒坚持到底强硬的态度确实起到了作用，纳粹德军有序地撤离并加强了战线部署，增援部队填补了战线的缺口。同时，苏联最高统帅部决定，对列宁格勒到黑海的一线发动全面进攻，试图尽最大可能解放更多的沦陷城市。苏军在莫斯科附近的战斗还在继续，加里宁和西方面军还在努力向维亚齐马挺进，切断中央集团军群补给线。