К началу декабря 1941 г. германской группе армий «Центр» удалось захватить Клин, Солнечногорск, Истру, выйти к каналу им. Москвы в районе Яхромы, форсировать севернее и южнее Наро-Фоминска р. Нара, подойти с юга к Кашире. Но дальше враг не прошел. Он был обескровлен, потеряв с 16 ноября до начала декабря 155 тыс. человек убитыми и ранеными, около 800 танков. 5 декабря командующий группой армий Ф.Бок пришел к выводу, что у его войск «иссякли силы». Ставка ВГК с ноября готовила переход советских войск в контрнаступление. Советская группировка под Москвой, несмотря на потери, за счет формировавшихся резервов к началу декабря включала в себя 1100 тыс. человек, 7652 орудия и миномета, 774 танка и 1000 самолетов. Группа армий «Центр» к этому времени превосходила советские войска в личном составе в 1,5 раза, в артиллерии — в 1,8, танках — в 1,5 раза и только в самолетах уступала им в 1,6 раза. Но советские командование учитывало не только соотношения сил, но и другие факторы: измотанность немецких войск, отсутствие у них заранее подготовленных оборонительных позиций, неготовность к ведению войны в суровых зимних условиях и высокий моральный дух советских воинов.

5-6 декабря советские войска перешли в контрнаступление. Его последовательно начали 5 декабря войска Калининского фронта, 6 декабря — Западного и Юго-Западного (с 24 декабря Брянского) фронтов. Ожесточенные сражения развернулись на калининском, истринском, тульском, и елецком направлениях. За месяц боев немецкие войска были отброшены к западу примерно на 250 км.

В соответствии с решением Ставки ВГК 8 января 1942 г. началось общее наступление советских войск от Ладожского озера до Черного моря. В нем приняли участие и войска Западного и Калининского фронтов, проводившие Ржевско-Вяземскую операцию. Отсутствие достаточного опыта ведения наступательных операций, недостаток сил и средств не позволили тогда окружить основные силы группы армии "Центр". Тем не менее, это был успех. Противник был отброшен на запад на 100-350 км. Полностью были освобождены Московская, Калининская, Тульская, Рязанская области, часть Смоленской и Орловской областей, Победа под Москвой улучшила военно-политическое и международное положение Советского Союза. Но в 1942 году советскому народу предстояло пережить новые испытания и отступить до берегов Волги и предгорий Кавказа. Война приняла затяжной характер на истощение противников. Ряд историков именно с Московской битвой связывают начало коренного перелома в войне, который окончательно стал фактом после победы советских войск под Сталинградом и завершился разгромом немецких войск на Курской дуге.