在維亞濟馬附近，西方面軍及預備隊方面軍被德軍第3和第4裝甲集團軍群的快速機動部隊迅速擊敗。 德軍在防禦薄弱的地區拉開了一個缺口，並立即繞到蘇聯紅軍的防線後面。 1941年10月10日，兩個德國裝甲先遣部隊加入了維亞濟馬會合，使仍在建設中的防禦線毫無用處。 4個蘇聯集團（19、20、24、32集團軍）被包圍在城市西面的一個大口袋裡。在維亞濟馬附近，西方面軍及預備隊方面軍被德軍第3和第4裝甲集團軍群的快速機動部隊迅速擊敗。 德軍在防禦薄弱的地區拉開了一個缺口，並立即繞到蘇聯紅軍的防線後面。 1941年10月10日，兩個德國裝甲先遣部隊加入了維亞濟馬會合，使仍在建設中的防禦線毫無用處。 4個蘇聯集團（19、20、24、32集團軍）被包圍在城市西面的一個大口袋裡。
與德國人的期望不同，被圍困的蘇聯軍隊沒有輕易投降。相反，戰鬥非常激烈甚至令人恐懼。德國國防軍不得不使用28個師將蘇聯軍隊消滅在包圍之內。這些部隊原本需要支持對莫斯科的進攻。有一個排，甚至整個蘇軍步兵師都逃脫了包圍，沒有被完全殲滅，從而使其餘的西部和後備戰線撤退並在莫扎伊斯克一線附近重新集結。蘇軍在維亞斯馬的抵抗還使蘇聯最高統帥部有時間快速向防衛莫斯科方向的4個蘇聯集團軍 （第5、第16、第43及第49集團軍）並從遠東運送3個步兵師和2個坦克師到前線。
在布良斯克以南，蘇軍的早期表現要好於維亞濟馬附近。 10月3日，德國第2裝甲集團群包圍了整個前線，並且與前進的德國第2集團軍會合。 10月6日德軍佔領了奧廖爾及布良斯克。德國空軍第2航空隊在10月3日出動了984架次，摧毀了679輛車輛。 10月4日，100架俯衝轟炸機及中型轟炸機摧毀了鐵路，擾亂了蘇梅－利戈夫－庫爾斯克地區的蘇軍軍隊的調動，破壞了布良斯克方面軍與西南方面軍之間的聯繫。蘇聯第3集團軍及蘇聯第13集團軍被包圍在這裡，但沒有投降。軍隊軍隊分成小股逃出了包圍圈，退回到波內裡與姆岑斯克之間的防禦線。 10月23日剩下的最後一支部隊成功擺脫了包圍。
10月5日，蘇聯飛行員發現德軍摩托化部隊在向尤赫諾夫方向急進。從尤赫諾夫到莫斯科的蘇軍正規軍佈防很少。從10月6日至12日，尤赫諾夫、小雅羅斯拉韋茨一帶的莫扎伊斯克防線，完全依賴於蘇聯波多斯克步兵和炮兵學校的學員，第17坦克旅和當地的民警與後勤部隊阻止了德國的摩托化攻勢。受到維亞濟馬（Vyazuma）包圍圈裡的蘇軍戰鬥也牽制住了德國第4集團軍和第4裝甲集團軍群的28個師，這給朱可夫提供了寶貴的時間以重組莫扎伊斯克的防禦工事。
1941年10月7日，德軍在這地區的攻勢被阻止。與此同時，第一場雪落下了，雪融化了，道路變得滿布泥濘。這種現象在蘇聯被稱為“大沼澤地”。 德軍裝甲集群的前進速度明顯減慢，無法輕易調動，從而降低了士兵和坦克的作戰能力。德軍第4裝甲師在姆岑斯克附近遭到由德米特里·列柳申科指揮的蘇聯近衛特別步兵第1軍的伏擊，其中包括米哈伊爾·卡圖科夫的第4坦克旅。當德國坦克通過時，新建造的T-34坦克被藏在樹後。蘇聯步兵團急忙制止了德軍的進攻，蘇聯坦克從側面猛擊了德軍4號坦克編隊。對於德國國防軍而言，這次失敗的後果是如此之大，以至於下令進行特別調查。令人遺憾的是，古德里安和他的軍隊發現新型蘇聯T-34坦克幾乎不懼怕德國坦克炮。古德里安將軍寫道：“我們的4號坦克上的短身75 毫米火炮只有擊中T-34坦克後面的發動機，才能打敗它。”古德里安還在回憶錄中寫道是的：“俄國人已經學習了不少事，學到了很多東西。” 第2航空隊出動1400架次進攻蘇軍，以支持第4裝甲師，摧毀了20輛坦克，34門大炮和650輛車。
此後，蘇聯的一次大規模反攻進一步放慢了德國的進攻速度。 在古德里安北部布良斯克方面軍附近的的德國第2集團軍的行動面臨著強大的蘇聯反擊。 蘇聯的進攻有強大的空中支援。 儘管數量不足，德國空軍仍然給蘇聯空軍造成了很多損失。 152架斯圖卡俯衝轟炸機及259架中型轟炸機阻止了蘇聯的進攻，同時202架斯圖卡俯衝轟炸機及188架中型轟炸機襲擊了布良斯克地區補給線。 蘇聯軍隊在露天場所遭到襲擊。 德國空軍摧毀了22輛坦克及超過450輛車。 蘇軍的進攻被擊潰。
蘇聯軍隊初期的大敗令人毛骨悚然。根據德軍的估計，德國國防軍在各個包圍圈中共俘虜了673,000名蘇聯士兵。最近的研究表明，該人數需要略微減少，但人數仍然很高，俘虜514,000人，使蘇軍減少了41％的兵力。但是，紅軍的激烈抵抗大大延遲了德國國防軍的進攻。 1941年10月10日，當德國到莫扎伊斯克防線時，他們發現了一座強大的堡壘和新近抵達蘇軍。當天，格奧爾吉·朱可夫從列寧格勒召回，並被任命為防衛莫斯科的總司令。在華西列夫斯基的提議和支持下，他立即下令集中所有可用部隊以加強莫扎伊斯克防禦線。當時，德國空軍仍然保留了其空中優勢並掌握制空權。 “俯衝轟炸聯隊”和“轟炸小組”（斯圖卡和轟炸機小組）跳過了537種，擊毀了440輛汽車（主要是摩托車和卡車）及150門火炮。
10月13日，斯大林下令暫時撤退。蘇軍參謀總部和內閣官僚從莫斯科退到古比雪夫（現為薩馬拉），僅在莫斯科留下了幾名政府官員。 撤離引起了莫斯科居民的恐慌。 從10月16日到10月17日，許多平民試圖逃離，登上火車，並阻塞了市區外出城的道路。 儘管如此，斯大林公開宣佈，他將留在蘇聯首都以防止出現大規模恐慌和混亂。
10月13日，德軍再次前進時，秋雨持續了兩個星期。 由於泥濘的地面，朱可夫將剩餘的90,000名西方面軍士兵部署到了莫扎斯克防線的四條主要道路上。
•沃爾沃拉姆斯克部署的羅科索夫斯基中將的第16集團軍；
•莫扎伊斯克的列柳申科的第5集團軍
•小雅羅斯拉夫韋茨的戈盧別夫少將第43集團軍
•卡盧加的扎哈爾金中將第49集團軍
此外，還有別廖夫、圖拉堅守的葉爾馬科夫上校第50集團軍。 一支由第33軍野戰負責人在納羅福明斯克組建的軍隊。
