希特勒企圖消滅紅軍主力，占領(lǐng)莫斯科，在入冬以前打敗蘇聯(lián)。他調(diào)集了80個師180萬人，由包克指揮進(jìn)攻。蘇聯(lián)集中了125萬人的兵力，斯大林坐鎮(zhèn)指揮。

10月2日，德軍總攻開始。希特勒狂妄宣稱10天要攻下莫斯科。他的宣傳部長戈培爾竟令柏林各大報留下10月12日頭版重要位置準(zhǔn)備登載'特別重要消息'。蘇聯(lián)紅軍奮力抵抗，莫斯科市民緊急動員。45萬人參加修筑首都周圍防御工事320多公里，市民紛紛組織國民警衛(wèi)營、摧毀擔(dān)克組、巷戰(zhàn)班。10月12日，德軍尚未接近市郊。10月14日，德軍北面只攻占加里寧城，南面只逼近土拉，中路只攻占波羅的諾，但旋即受阻。11月15日，德軍51個師開展新攻勢，企圖南北合圍，中間突破。紅軍三個方面軍頑強抵御，德軍最突出的部隊進(jìn)至距莫斯科30公里處。12月初，莫斯科地區(qū)已是寒冬，氣溫下降到攝氏零下20—30度。

希特勒對冬季作戰(zhàn)毫無準(zhǔn)備，德軍無棉衣，無保暖設(shè)備，飛機和坦克的馬達(dá)無法發(fā)動，槍栓拉不開，武器失靈。而蘇軍已穿戴上保暖棉衣、皮靴和護耳冬帽，槍炮套上了保暖套，涂上了防凍潤滑油。12月6日，紅軍開始反攻，不斷突破德軍防線。到1942年1月中，紅軍共殲敵55萬人，擊毀和繳獲坦克1500輛。德軍向西敗退150——300公里。

莫斯科會戰(zhàn)中，斯大林始終坐鎮(zhèn)首都指揮。1941年11月7日，是十月革命24周年。莫斯科紅場照例舉行閱兵式。斯大林威嚴(yán)地站在列寧陵墓上，檢閱了紅軍隊伍，并發(fā)表了鼓舞人心的演說。這一壯舉增強了蘇聯(lián)人民戰(zhàn)勝德國法西斯的信心。