Проведя во второй половине сентября 1941 года крупную перегруппировку войск, немецкое командование сосредоточило на западном направлении основные силы, рассчитывая разгромом наиболее сильной группировки советских войск достичь целей осенней кампании и благоприятного для себя исхода войны в целом. Наступательная операция на московском направлении получила условное наименование «Тайфун». Предусматривалось силами группы армий «Центр» нанести удары по трём направлениям, расчленить фронт обороны советских войск, окружить и уничтожить войска Западного и Брянского фронтов в районах Вязьмы и Брянска, не допустив их отхода к Москве, а затем разгромить обороняющиеся на ближних подступах к городу советские войска и овладеть столицей СССР.
К началу операции противник ввёл в заблуждение командование советских фронтов относительно направления главных ударов и, произведя перегруппировку, создал численное превосходство на избранных направлениях, в том числе на Духовщинском: в людях — в 3 раза, в танках — в 1,7, в орудиях и миномётах — в 3,8 раза; на Рославльском: в людях — в 3,2 раза, в танках — в 8,5 раза, в орудиях и миномётах — в 8,5 раза. Командование Западным фронтом, ожидая переход противника в наступление, сосредоточило основные усилия вдоль дороги Смоленск -Вязьма на стыке 16-й и 19-й армий, что впоследствии не оправдалось, так как противник нанёс удары севернее и южнее.
В составе Западного фронта к 1 октября 1941 года имелось шесть армий (22-я, 29-я, 30-я, 19-я, 16-я и 20-я) в состав которых входили 32 стрелковых, две мотострелковые и три кавалерийские дивизии, четыре укрепрайона, пять танковых и одна механизированная бригада. Всего — 320 тысяч человек, 475 танков, 2253 орудия, 733 миномёта и 272 самолёта. Войска фронта занимали оборону по рубежу восточнее Андреаполя, восточнее Ярцева, западнее Ельни общей протяженностью до 340 км, имея оперативное построение в один эшелон.
В составе Резервного фронта имелось шесть армий (24-я, 31-я, 32-я, 33-я, 43-я и 49-я), в которые входили 16 стрелковых, 12 дивизий народного ополчения, четыре танковые дивизии, две кавалерийские дивизии, один укрепрайон, одна танковая бригада. Оперативное построение фронта — в два эшелона. Двумя армиями фронт занимал оборону в первой полосе обороны Западного фронта на рославльском направлении на рубеже по реке Десне от района западнее Ельни до железной дороги Рославль — Киров в полосе шириной до 100 км. Остальные силы Резервного фронта занимали оборону в тылу Западного фронта на рубеже Селижарово — Оленино -Дорогобуж в полосе 220 км в 50—80 км восточнее переднего края первой полосы обороны. Оборона советских войск обоих фронтов носила очаговый характер, была неглубокой (15-20 км) и слабо подготовленной в инженерном отношении.
В составе немецких 9-й армии и 3-й танковой армии имелось три танковых, две моторизованных и 18 пехотных дивизий. В составе немецких 4-й армии и 4-й танковой армии имелось пять танковых, две моторизованных и 15 пехотных дивизий. Оперативное построение — в два эшелона. На направлении главного удара шириной в 56 км были сосредоточены все танковые и моторизованная дивизия, 10 пехотных дивизий.
Карта-схема Вяземской оборонительной операции.
Танки 11-й танковой дивизии Вермахта под Вязьмой.
Красноармейцы в обороне возле Дорогобужа.
Утром 2 октября 1941 года основные силы группы армий «Центр» перешли в наступление на направлениях главных ударов Духовщина, Вязьма, Рославль, В первый же день операции противнику удалось прорвать оборону советских войск на духовщинском и рославльском направлениях и вклиниться на глубину от 15 до 30 км. К исходу дня дивизии 4-й танковой группы нанесли удар по второму эшелону Резервного фронта — 33-й армии. Немецкая авиация нанесла два воздушных удара по штабу Западного фронта, что привело к частичной потере управления войсками. 3 октября глубина продвижения немецких войск в полосе Западного фронта составила до 50 км, Резервного — до 80 км. 4 октября на рославльском направлении немецкая 4-я армия с 4-й танковой группой, тесня соединения и части 43-й и 33-й армии Резервного фронта, вышли на рубеж Ельня — Спас-Деменск — Мосальск. 6 октября советским командованием был отдан приказ об отходе. Однако отвод войск в условиях ожесточённых боёв и частичной потери управления осуществить не удалось. Успело отойти управление 16-й армии, передавшее войска 20-й и 19-й армиям, с задачей организации обороны в районе Вязьмы. 7 октября противник прорвался к Вязьме и окружил 19 стрелковых дивизий, четыре танковые бригады 19-й, 20-й, 24-й, 32-й армий и группы Болдина, образовавших так называемый Вяземский котёл.
Карта-схема «Вяземского котла».
Военнопленные с «Вяземского котла».
Окружённые войска вели в районе Вязьмы упорные бои до 13 октября, сковав значительные силы противника. Часть их, 12 октября прорвав фронт окружения, с боями вышла на Можайскую линию обороны. Правое крыло Западного фронта (22-я, 29-я и 31-я армии) к 10 октября заняло рубеж Осташков — Ельцы — Сычёвка, передав на Можайскую линию обороны семь дивизий.10 октября войска Западного и Резервного фронтов, не попавшие в окружение, были объединены в один Западный фронт.
Потери убитыми и ранеными Красной Армии превысили 380 тысяч человек; в плен попало свыше 600 тысяч человек. Всего безвозвратные потери составили более 1 млн. человек. Дорога на Москву была открыта. Советское командование приняло экстренные меры по укреплению можайской линии обороны и восстановлению нарушенного фронта, бросив против немецких танковых дивизий ополченцев и курсантов военных училищ.
См. также: Фото | СССР. Вязьма в годы войны