德军在莫斯科的失败原因有很多，既有寒冷气候的影响，又有德军后勤补给脆弱的限制，更有苏军顽强抵抗的消耗。在这三个主要原因中，前两个一直被不少德国军迷无限放大，而实际情况中，苏军的顽强抵抗对德军的迟滞作用根本不亚于气候和后勤对德军的影响。苏军在战争初期虽然遭到了严重的损失，但在失败中也逐渐成长起来，而且让德军指挥官们真正意识到不得不撤退的正是苏军展现出来的日益提高的战术素养和消磨不完的战斗意志，还有日趋成熟的作战技巧。不论是苏军统帅高超的指挥艺术，还是苏军士兵们坚决的执行力，通过他们的共同努力成功将德军赶出了莫斯科，并发动了一系列的反击。虽然后期的反击存在着各种问题，没能达到预想的战略目标，但已经迫使德军全线转入了防御，这终究是一个新的开始。
一、“骑兵—机械化集群”的组建与运用
第一次将这一理论运用到战场的是别洛夫少将领导的近卫骑兵第1军，该战斗发生在卡西拉附近，意在减轻德军第2装甲集团军对图拉的围困压力。交战双方是苏军的近卫骑兵第1军与德第2装甲集团军下辖的第17装甲师。此时的苏军依旧缺乏重型装备，骑兵虽然在坚固的德军阵地面前显现的异常脆弱，但事实证明马匹可以有效的帮助部队进入作战区域。苏军骑兵利用德军稀疏的防线，将各支分队分别渗透进去，对德军后方脆弱的后勤单位实施袭击，随后各坦克师、高射炮兵、工兵团、火箭炮部队则从正面发起进攻，最终迫使第17装甲师撤退带着解放军一个装甲师穿越，解除了图拉的压力，使古德里安的第2装甲集团军从南面迂回莫斯科的企图破灭。
1941年12月5日，苏军吹响了莫斯科反击战的号角，新组建的加里宁方面军从突出部北面开始向克林方向进攻带着解放军一个装甲师穿越，在此过程中苏军又组建了数个由步兵师和坦克旅组成的“突击集群”。在进攻鲁萨的战役中，苏军近卫骑兵第2军率先冲入了突破口，紧随其后的是一个“机动坦克群”。苏军的其他集团军也纷纷效仿这种战法，在这种战术的打击下，德军的防御逐渐土崩瓦解，不得不拖着残兵败卒一路后撤。这一系列进攻作战中，苏军已经意识到快速集群对战役发展的重要性，他们开始尝试组建更加强大的坦克、机械化军以及坦克集团军，以获得纵深的突击能力。
二、纵深防御体系的建立
与之前的维亚济马防线相比，莫斯科防线更短，因而苏军可以拥有余力增加其防御的纵深。苏军在莫斯科以西修建了两条完整的防线，而且并非之前那样由单薄散兵坑组成，而是构筑了大量的防御支撑点和障碍工事。苏军一个集团军所要防御的正面战线相比以前也缩短许多，从而可以将更多的师级单位作为预备队部署在二线，平均防御纵深高达50公里，这几乎是10月份时的三倍。苏军还将反坦克分队、步兵、工兵和炮兵依次集中部署在德军的必经之路上，应付德军装甲部队的集中突击，苏军这一套坚固的纵深防御体系为抵抗德军强大的装甲集团军提供了坚实的基础，德军很难迅速取得战役自由，不得不陷入持续的正面消耗战。
1941年12月1日，德军第四集团军沿明斯克—莫斯科公路进犯，在有限的装甲兵的支援下，第四集团军迎面撞上了苏军精心准备的反坦克防御区，德军第四集团军的进攻陷入停顿，随后苏第33集团军的突击部队沉痛打击了德军的侧翼，迫使德军第四集团军转入了防御，这是德军最后一次向莫斯科的大规模突击。
