1941年9月30日至1942年4月20日，苏德战争进入白热化阶段，双方爆发了具有特殊意义的莫斯科会战。苏军为保卫首都而进行的莫斯科保卫战，既是第二次世界大战期间最大规模的城市保卫战，也是人类战争史上最大规模的城市保卫战。
莫斯科是苏联的首都，也是苏联最大的城市和全国的政治、经济、军事、文化、交通中心，具有极为重要的战略地位。莫斯科位于东欧平原的中部，莫斯科河两岸，同伏尔加河有运河连接，不仅是全苏铁路、公路和航空运输的中心，而且在水路运输上也占有重要地位，是五海（波罗的海、白海、黑海、亚速海和里海）通航的港口。另外，莫斯科还是苏联最大的工业城市，产值占全苏工业产值的15%，在全国经济领域占有重要地位。
为夺取莫斯科，德军制订了代号为“台风”的战役计划，企图先将莫斯科正面的苏军分为两个包围圈加以歼灭，然后顺势攻占莫斯科。希特勒狂妄叫嚣：“我们下一个进攻的目标就是莫斯科！莫斯科将在冬季到来之前被毁灭，完全从地球上抹掉！”
希特勒之所以要一意孤行实施“台风”计划，最大的企图是想在维亚济马-莫斯科方向和布良斯克-莫斯科方向消灭苏军，然后从南、北、西面迂回莫斯科，在尽可能短的时间内将其占领。
虽然，希特勒的“台风”行动初战告捷，但天气的变坏使德军的攻势锐减。当德军前锋装甲部队进到莫扎伊斯克时，正逢下雨，道路变得泥泞不堪，坦克犹如陷入泥潭，根本无法前进，德军被迫全线停止前进。
德军暂时的停进，使苏军赢得了宝贵的喘息时间。苏联最高统帅部紧急抽调新的预备队补充到前线。此时，苏联杰出的谍报人员左尔格从日本送来了准确的情报：日本武装力量将全力南进，而无意对苏作战。于是，斯大林又将部署在西伯利亚的精锐部队陆续西调到了莫斯科近郊。苏军渐渐地从维亚济马和布良斯克所蒙受的惨重损失中恢复过来。
这时已经到了深冬，天气骤然变冷。莫斯科地区的天气越来越恶劣，气温降到了零下40摄氏度。大部分德军士兵没有御寒的衣服，被冻伤、冻死的不计其数。可怕的严寒不仅摧残士兵的身体，而且还使机器停转、武器失灵。此时，德军在各个方向的进攻都被可怕的严寒和苏军顽强的抵抗阻止了。虽然莫斯科近在眼前，也已处于他们的炮火射程之内，但他们已经精疲力尽，锐气丧尽。德军官兵中间弥漫着越来越多的悲观气氛。
苏军最高统帅部下令苏军实施自开战以来的首次大规模反攻，向疲惫不堪、冻得半死的德军发起反击。苏军的反击犹如风卷残云，各路德军战线被迅速突破。
气急败坏的希特勒免去了陆军总司令布劳希奇的职务，自己亲自兼任陆军总司令，但仍然不能避免失败的命运。
苏军取得了苏德战争爆发以来的第一次大胜利。
至于德军兵败莫斯科城下的原因，历来存有许多争议。以军事史学家李德·哈特、富勒为代表的一些人，将德军失败的主要原因归结于严寒的天气、泥泞的道路。不可否认，严寒的天气以及泥泞的道路对德军的失败产生了一定的作用，但对德军的失败起关键作用的还是双方的主观因素。
对此，英国首相丘吉尔作7一番比较客观而公正的发言：“迫使德军撤离莫斯科的不是冬季，而是苏联军队。除了苏联军民的顽强抵抗外，希特勒过高估计德军的力量而过低估计苏军的实力，以及希特勒在作战指导上的一系列失误，都是造成莫斯科会战结局的重要原因。”
德军在莫斯科战役当中的失败，是德国法西斯发动第二次世界大战以来所遭到的第一次大失败，打破了希特勒“闪电战”不可战胜的神话，大大鼓舞了世界反法西斯主义的斗争。莫斯科会战后，德军的有生力量大大削弱，而且从此开始走下坡路，而苏军却得到了进一步的发展壮大。
苏军保卫莫斯科战役的胜利产生了重大的国际影响，大大鼓舞了世界各国的反法西斯人民，使反法西斯统一战线更加巩固；大大提高了苏联的国际威望，促使英美等盟国领导人进一步承认苏德战场在世界反法西斯战争中的重要地位，并且更加坚定和增强了他们援助苏联的信念；促进了被德国法西斯占领的法国、波兰、南斯拉夫等国抵抗运动的进一步发展。
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