这时上苍似乎也要惩罚邪恶，这一年俄罗斯的冬天提前到来。10月6日冬雪初降，雪随降随融，不久地面和道路便成为深陷的泥潭，以后开始降大雨和零星雪花，并连绵不断，于是对大量没有履带的德国机动车辆和步兵来说，道路状况之糟已成为灾难性的。加上由于缺少御寒装备，使疾病和寒冷造成的减员已比作战伤亡还大，因此德军的推进速度被迫减低下来。到10月底11月初，德军终于在全线逐渐停止战斗，以待大地封冻再做打算。
然而在莫斯科城内，严寒似乎给人以更高的战斗激情。11月6日兵临城下的莫斯科人民在地铁马雅可夫斯基车站里举行了“十月革命”24周年庆祝大会，斯大林庄严宣布：我们的事业是正义的，胜利一定属于我们！第二天，斯大林在红场检阅了直接开赴前线的红军队伍，大长了人民的志气，气壮山河。
经过半个月的整顿，11月15日德军在晴朗而寒冷的天气里重新开始了向莫斯科的进攻，他们打算用西、南、北三面钳形包围莫斯科，最后会师莫斯科以东的战略，一举占领苏联首都。但是，尽管德国的摩托化尖兵深入到离莫斯科仅20公里之处，但再想前进一步都已十分不易。这不仅由于苏军已有所准备，更由于无数军用列车已不分昼夜地把驻防西伯利亚的苏军调往西线保卫莫斯科，因为杰出的情报人员佐尔格已及时从东京发来日本已决定南进，不会攻打苏联的电报。另外，骤然下降的气温，使德军飞机、坦克、汽车、大炮难以发动，使冻残冻伤冻病的士兵激增。苏军得利于天时地利人民团结一心，乘德军不得不转人防御而又立足未稳，于12月6日开始快速大反击，迅速打退了从北、南及中路企图包抄莫斯科的德军。到1941年底，中路德军被击退100-250公里，苏军收复克林、加里宁、卡卢加等城市，解除了德军对图拉的包围，德军损失惨重，终未能会师莫斯科以东。