Гудериан приказал командиру 4-й танковой дивизии генерал-майору фон Лангеману и другим частям 24-го механизированного корпуса занять город Мценск. На пути его дивизий встала 4-я танковая бригада полковника М.Е. Катукова, на вооружении которой были современные средние танки Т-34. Уже 4 октября танкисты Катукова нанесли ощутимый урон танкистам Гудериана, атаковав их на марше. В этих боях, которые продолжались до 11 октября, в полной мере проявилось превосходство нашего среднего танка Т-34 над лучшим средним немецким танком того периода T-IV. По этому поводу Г. Гудериан записал в своем дневнике: «Вплоть до этого момента мы имели преимущество по танкам. Отныне положение изменилось на обратное». 4-я танковая дивизия и другие части 24-го механизированного корпуса понесли существенные потери, и Гудериан вынужден был приостановить наступление на Тулу, которая тем самым получила не менее двух недель для подготовки к обороне. В своих мемуарах спустя много лет Гудериан писал: «Южнее Мценска 4-я танковая дивизия была атакована русскими танками, и ей пришлось пережить тяжелый момент. Впервые проявилось в резкой форме превосходство русских танков Т-34. Дивизия понесла значительные потери. Намеченное наступление на Тулу пришлось пока отложить». По официальным данным немецкие войска под Мценском потеряли 133 танка, 49 орудий и до полка пехоты. 4-я танковая бригада стала 1-й гвардейской танковой бригадой, она же позже стала ядром 1-й гвардейской танковой армии, командармом которой стал генерал М.Е. Катуков. Что касается 1-го Особого гвардейского корпуса, то он был расформирован, и часть его подразделений была передана 50-й армии.
Таким образом, действия 1-го Особого гвардейского корпуса сорвали намеченное наступление Гудериана на Тулу. Так же общий ход наступления 2-й полевой и 2-й танковой армии во многом не оправдывал расчетов немецкого командования. Прочно окружить и уничтожить войска Брянского фронта не удалось. В ночь на 8 октября 3-я, 13-я и 50-я армии Брянского фронта пробились из окружения и начали отступление на восток. В результате чего 50-я армия вышла в район Белева, 3-я армия – в район Ефремова, 13-я армия – в район Ельца.
Впервые враг вступил на Тульскую землю в середине октября 1941 года. В ходе Можайско-Малоярославецкой оборонительной операции части 4-й немецкой полевой армии прорвали южный фланг Можайской линии обороны и уже 12 октября овладели Калугой. 19 октября, потеснив части 49-й армии, войска 43-го немецкого армейского корпуса вошли в Лихвин. Враг прорвался к Алексину. В район Алексина был направлен 115-й полк войск НКВД, который до 20 октября сдерживал атаки противника, прикрывая город с запада и обеспечивая отход частей 49-й армии. После прибытия в Алексин 238-й стрелковой дивизии город удалось отстоять. 20 октября в районе Черепети и Збродова наступавшего противника встретили воины 156-го полка НКВД и истребительные батальоны. В ожесточенных боях было уничтожено до 250 гитлеровцев, но и наши потери были велики.