На других направлениях успех сопутствовал вражеским войскам. 1 сентября они взяли станцию Мга, и Ленинград попал в кольцо блокады. Вместе с полутора миллионами жителей в городе оказались запертыми 30 советских дивизий. 16 сентября фашисты вошли в Новгород, перерезали в Чудове Октябрьскую железную дорогу, соединявшую Москву с Ленинградом.
В середине августа наступавшие на Москву войска столкнулись с упорным сопротивлением. В начале сентября гитлеровское командование отдало приказ о переходе войск на московском направлении к временной обороне и начало готовить наступательную операцию по захвату Москвы под кодовым названием «Тайфун». Танковая группа немецкого генерал-полковника X. Гудериана получила приказ повернуть из района Смоленска на юг. Созданный для отражения опасности Брянский фронт (командующий генерал-лейтенант А. И. Еременко) не сумел помешать движению. 15 сентября наступающие с севера немецкие войска сомкнулись в Лохвице, в 200 км восточнее Киева, с танковой группой Э. Клейста, наступавшей из района Кременчуга.
Окруженный Киев пал 19 сентября. 655 тыс. советских солдат были пленены; при выходе из окружения погибли командующий Юго-Западным фронтом М. П. Кирпонос, член Военного совета фронта секретарь ЦК КП Украины М. А. Бурмистенко, начальник штаба фронта В. И. Тупиков. Выйдя за пределы Украины, немецкие войска взяли Белгород (24 октября) и Курск (2 ноября). 25 октября был захвачен Харьков. К ноябрю немцы овладели частью Донбасса, в ноябре вышли на подступы к Ростову-на-Дону и создали угрозу прорыва на Кавказ. 21 ноября город был оставлен, но через неделю его отбили. 16 октября сдана врагу героически сражавшаяся 73 дня и оказавшаяся в глубоком тылу противника Одесса. Более 100 тыс. ее защитников и большое количество различной техники и вооружения было перевезено в Крым кораблями и судами Черноморского флота. К концу октября фронт на полуострове приблизился к Севастополю.
16 ноября советские войска были вынуждены оставить крымский промышленный центр и порт Керчь. С 30 октября шло беспримерное по ожесточенности сражение за Севастополь, длившееся 250 дней и ночей.
29 сентября немецкие войска приступили к осуществлению операции «Тайфун». Началась битва за Москву. Под командование фельдмаршала Бока было стянуто три четверти германских войск. Им противостояли три советских фронта. Войска Западного (генерал-полковник И. С. Конев) занимали полосу обороны шириной 340 км, от Осташкова до Ельни. Войска Резервного (маршал С. М. Буденный) обороняли фронт протяженностью 100 км на рославльском направлении и располагались в тылу Западного фронта. Войска Брянского фронта (генерал-полковник А. И. Еременко) удерживали рубеж западнее и южнее Брянска протяженностью 290 км. При этом советские войска значительно уступали немецким в танках, авиации, противотанковой и зенитной артиллерии.
К 7 октября противнику удалось окружить в районе Вязьмы четыре советские армии. Под командованием генерал-лейтенанта М. Ф. Лукина они до середины октября сражались в окружении. 10 октября войска Западного и Резервного фронтов были объединены в Западный под командованием Г. К. Жукова и продолжали вести бои на Можайской линии обороны. К концу октября враг был остановлен на рубеже восточнее Волоколамска и далее — по рекам Нара и Ока до Алексина.
Немецкие танковые войска, наступавшие из районов Рославля и Шостки, обошли основные силы Брянского фронта. 3 октября был захвачен Орел. 9 октября пресс-секретарь Гитлера заявил: «Все военные задачи решены, с Россией покончено». Однако советские войска к 23 октября прорвали фронт окружения и отошли на линию Белев — Мценск — Поныри. Преодолев этот рубеж, немцы к концу месяца вышли на линию Таруса — Тула. Но все попытки захвата Тулы, предпринимавшиеся с 29 октября, были отбиты. 18 ноября фашисты начали наступление с целью ее обхода с востока и к 25 ноября вышли на подступы к Кашире, продвинулись в направлении Рязани, создавая угрозу прорыва в район восточнее Москвы. Контрудары войск Западного фронта вынудили противника в начале декабря начать отход с северо-востока от Тулы.
Особенно тревожная обстановка складывалась к северо-западу от Москвы. 14 октября, несмотря на упорное сопротивление войск Западного фронта, немцы овладели городами Ржев и Калинин (Тверь). Войскам созданного 17 октября нового Калининского фронта (генерал-полковник И. С. Конев) удалось отбить попытки их прорыва из Ржева на Торжок (в тыл Северо-Западному фронту) и закрепиться на рубеже Селижарово — Калинин — Волжское водохранилище.
Самые тяжелые дни для Москвы начались 15 октября. В тот день ГКО принял постановление об эвакуации столицы. На совещании у Сталина командующему Московским военным округом генерал-лейтенанту П. А. Артемьеву было приказано подготовить план обороны города и удерживать хотя бы часть его до тех пор, пока подойдут войска из Сибири и вышибут немцев из Москвы. Грузовики развозили взрывчатку для минирования мостов, которые должны были взрываться «при виде противника». Двести поездов и 80 тыс. грузовиков вывозили посольское и государственное имущество. В Москве даже квалифицированные рабочие принимались в истребительные батальоны. Более полумиллиона москвичей рыли мерзлую землю, создавая оборонительные рубежи вокруг столицы.
Между тем слухи о приближении немецких войск и решении правительства покинуть Москву быстро распространились по городу. В ряде случаев они породили беспорядочное бегство административных работников разного уровня, сожжение архивной документации, грабежи брошенных магазинов. 17 октября по поручению Сталина по московскому радио выступил руководитель столичной парторганизации А. С. Щербаков. Он заверил: «За Москву будем драться упорно, ожесточенно, до последней капли крови». И все же панические настроения и беспорядки не прекратились до тех пор, пока не стало ясно, что представители власти и сам Сталин остаются в Москве.
19 октября ГКО ввел в столице осадное положение. Всякое движение — как отдельных лиц, так и транспорта — запрещалось с 24 ч до 5 ч утра, нарушители порядка немедленно привлекались к ответственности. За два месяца действия этого положения на месте были расстреляны 16 человек; 357 человек расстреляны по приговорам военного трибунала; осуждены на тюремное заключение на разные сроки 4741 человек. Беспорядки были пресечены. Тем временем к Москве спешно выдвигались дивизии с Дальнего Востока, где 750 тыс. хорошо обученных и хорошо оснащенных солдат и офицеров готовились отражать японскую агрессию. К декабрю советская сторона располагала надежной информацией о том, что Япония не намеревалась начинать военные действия против СССР.
15 ноября противник усилил натиск на клинско-солнечногорском и волоколамско-истринском направлениях. Врагу удалось выйти к Дмитрову, занять Яхрому, на одну ночь Лобню, а также несколько деревень на восточном берегу канала им. Москвы, захватить Красную Поляну, Крюково. 30 ноября, в зимнюю ночную пургу, мотоциклисты немецкого разведывательного батальона прошли сквозь северозападные пригороды столицы и вышли на мост через канал Москва — Волга (вблизи нынешней станции метро «Речной вокзал») в 15 км от Кремля. В ночь на 1 декабря авиадесант противника был высажен на Воробьевых горах и в Нескучном саду — в 4 км от Кремля. Мотоциклисты были отогнаны, авиадесант уничтожен. Наступление немцев на Москву выдохлось.
Германское командование полагало, что к декабрю 1941 г. силы Красной армии будут полностью исчерпаны. Между тем 59 новых советских пехотных и 17 кавалерийских дивизий уже ждали приказа вступить в бой. 30 ноября Жуков представил Сталину план контрнаступления под Москвой.
Итоги летне-осенней кампании 1941 г. были ужасающими. К 1942 г. безвозвратные потери личного состава советских войск составили 3,1 млн человек (из них 0,8 млн убиты и умерли от ран, 2,3 млн пропали без вести и пленены). Вместе с санитарными потерями (раненые, контуженные, заболевшие) потери увеличивались до 4,5 млн человек. То большое преимущество в танках и самолетах, которое имела Красная армия в начале войны, растаяло. Противник захватил треть железнодорожных путей. Страна потеряла треть самого плодородного клина пахотной земли, имея теперь хлеба и мяса на душу населения вдвое меньше, чем до войны. Производство жизненно важных для военной индустрии алюминия, меди, марганца упало на две трети. Потеря трехсот военных заводов резко сократила поступление в армию снарядов, мин, бомб.
Падение производства боеприпасов продолжалось до конца года. Выпуск самолетов сократился с 2,3 тыс. в сентябре до 627 в ноябре. С лета 1941 г. отправлена на фронт лишь половина запланированного количества танков. Объем валовой продукции промышленности СССР с июня по ноябрь 1941 г. уменьшился в 2,1 раза. Большая часть военных заводов еще перемещалась на восток. Сотни тысяч квалифицированных рабочих были либо убиты, либо мобилизованы в армию, их заменили ранее не работавшие на производстве женщины, подростки, старики. Однако Челябинский тракторный завод уже размещал на своих площадях оборудование Харьковского дизелестроительного завода, производившего непревзойденный дюралюминиевый мотор для Т-34, и цеха частично эвакуированного из Ленинграда Кировского завода. В декабре 1941 г. падение промышленного производства в стране удалось остановить, а с марта 1942 г. начать быстрое его наращивание.
