Что касается непосредственно обороны Тулы, то она первоначально была возложена на командира 238-й стрелковой дивизии, прибывшей из Казахстана, полковника Г.П. Короткова. Но в связи с угрожающим положением на фронте эта дивизия ушла под Алексин, войдя в состав 49-й армии. 22 октября 1941 г. решением Государственного Комитета Обороны был создан Тульский городской комитет обороны. В его состав вошли: председатель – первый секретарь обкома и горкома партии В.Г. Жаворонков, члены комитета – председатель облисполкома Н.И. Чмутов, начальник управления НКВД по Тульской области В.Н. Суходольский и военный комендант города полковник А.К. Мельников. На Городской комитет обороны была возложена вся полнота ответственности за оборону Тулы. В тот момент комитет располагал лишь силами тульского гарнизона, в состав которого входили 156-й полк НКВД (1500 чел.), 732-й зенитно-артиллерийский полк (1600 чел. и 44 орудия), 171-й истребительный авиационный полк Московского корпуса ПВО, бронепоезд № 16 и другие части – всего не более 4 тыс. человек. Для усиления обороны Тулы 24 октября Тульский городской комитет обороны принял решение о формировании Тульского рабочего полка. Полк был сформирован из оставшихся в Туле рабочих. Первоначально он имел три батальона, при общей численности 980 человек. Командиром полка был назначен капитан А.П. Горшков, комиссаром – Г.А. Агеев. Надо сказать, что, при всем мужестве туляков, полк был плохо вооружен, и почти половина бойцов полка не прошла даже начальной военной подготовки.
26 октября в Туле и прилегающих к ней районах было объявлено осадное положение. 27 октября рано утром силами жителей Тулы началось создание рубежей обороны. Первый рубеж обороны прошел в 2 км от южной окраины города, второй и третий – в самом городе. Вокруг города выкапывались противотанковые рвы, ставились проволочные заграждения, на улицах были воздвигнуты баррикады, устанавливались противотанковые ежи и надолбы. Наиболее опасные участки шоссейных дорог были заминированы. Но все же окончить строительство укреплений до подхода немецких танков не удалось. Даже южные оборонительные рубежи не были завершены.
Основная тяжесть боев на Тульской земле выпала на 50-ю армию, которая, выйдя из окружения, ослабленная к середине октября вышла к Оке в районе Белева. 23 октября в ее состав были включены части и соединения 26-й армии. Командующим 50-й армии был назначен генерал-майор А.Н Ермаков. На его армию Верховное командование возложило оборону Тулы и подступов к городу. 24 октября Тульский городской комитет обороны и командование 50-й армии разработали и утвердили план обороны Тулы. Этот же день принято считать началом Тульской оборонительной операции (24 октября – 5 декабря 1941 г.) и началом 45-ти дневной героической обороны Тулы (24 октября – 7 декабря 1941 г.).