К 6 ноября Гудериан получил подкрепление в виде 47-го механизированного корпуса (две танковые и две моторизованные дивизии). Таким образом, под Тулой сконцентрировалась вся южная группировка немецко-фашистских войск, наступавших на Москву (14 дивизий). В этих условиях командование 50-й армии приняло неверное решение контрактовать противника силами четырех стрелковых дивизий (413-й, 290-й, 154-й и 260-й), а также силами 32-й танковой бригады, с целью разгрома 2-й танковой армии. Контрнаступление проходило с 7 по 10 ноября, и было приурочено к празднованию годовщины Октябрьской революции. Естественно, что при отсутствии преимущества в людях и техники, никаких результатов контрудар не дал. Наиболее вдохновляющим для туляков результатом было освобождение 10 ноября силами 154-й дивизии Рогоженского поселка и нескольких сел и деревень близ города.
10 ноября по решению Ставки Брянский фронт был расформирован, и 50-я армия была передана в состав Западного фронта. Начальником Тульского боевого участка стал командир наиболее боеспособной 154-й стрелковой дивизии генерал-майор Я.С. Фоканов. На этом закончилось первое немецкое наступление на Москву. Все сроки захвата Москвы гитлеровцами прошли. Не состоялся и захват Тулы. В этот время Гудериан записал в своем дневнике: «Наши войска испытывают мучения, и наше дело находится в бедственном состоянии, ибо противник выигрывает время, а мы со своими планами находимся перед неизбежностью ведения боевых действий в зимних условиях».
До 18 ноября бои под Тулой несколько затихли. Немецкое командование готовилось ко второму наступлению на Москву. 13 ноября 1941 г. в Орше на внеочередном совещании командующих армиями группы армий «Центр» Гитлер объявил приказ продолжить наступление на Москву. 3-я и 4-я танковые армии должны были наступать северо-западней столицы, на волоколамском и истринско-солнечногорском направлении, 2-я танковая армия должна была наступать юго-западней Москвы, на тульском направлении. В центре действовала 4-я полевая армия, на крайнем северном фланге против Калининского фронта действовала 9-я полевая армия, на южном фланге против войск Юго-Западного фронта наступала 2-я полевая армия. Как и в начале октября, противник имел превосходство над Красной Армией по людям и технике (в частности против войск Западного фронта противник имел превосходство в людях в 2 раза, в танках – в 1,5 раза, орудиях и минометах – в 2,5 раза).