Однако неожиданное вмешательство Сталина привело к резкому ее ослаблению. Командующий Западным фронтом получил распоряжение: упреждающими ударами сорвать наступление противника. Один из них нужно «нанести в районе Волоколамска, а другой – из района Серпухова, во фланг 4-й армии немцев». Все доводы Жукова против распыления сил на контрудары, успех которых весьма сомнителен, а главное – против изъятия у фронта последних резервов не возымели успеха. Сталин потребовал немедленного исполнения своего распоряжения. Командующий фронтом был вынужден отдать необходимые указания 16-й и 49-й армиям и передать им все свои резервы. Однако соотношение сил и средств по-прежнему оставалось в пользу противника. Рокоссовский отказался от второго эшелона, ликвидировал 13 противотанковых районов и уменьшил состав своего резерва. В итоге сократилась глубина оперативного построения армии, была существенно ослаблена ее противотанковая оборона, а контрудар начат еще до подхода всех выделенных резервов.
15 ноября
Немцы нанесли удар на северо-западе от Москвы по левому флангу 30-й армии Калининского фронта (командующий В. А. Хоменко) и по правому флангу 16-й армии Западного фронта (командующий К. К. Рокоссовский). Прорвав оборону 30-й армии и отбросив фланг 16-й армии, немцы начали развивать удар в общем направлении на Клин. В тот же день последовал второй удар по 16-й армии из района Волоколамска на истринском направлении.
Немецкие войска на московском направлении сохраняли превосходство над советскими по артиллерии в 2,5 раза и по танкам в 1,5 раза. Но на этот раз советская авиация превосходила немецкую в 1,5 раза: в части прибыли английские и американские самолеты.
Группа армий «Центр» вводила войска в сражение в течение пяти дней. Среди причин, обусловивших разновременность перехода, были и действия партизан. Они разрушали железные дороги и мосты, минировали шоссе, взрывали склады с боеприпасами и горючим, срывая снабжение. В результате группа армий вместо 70 эшелонов, составлявших суточную потребность войск в материальных средствах, в середине ноября 1941 года получала только 23 эшелона.
Началась Клинско-Солнечногорская оборонительная операция, одна из последних оборонительных операций Красной Армии в Битве за Москву (15 ноября – 5 декабря). Частям Красной Армии удалось окончательно остановить наступление немецких войск на московском направлении, предотвратить обход столицы с севера и создать условия для контрнаступления.