Особенно отличилась 316-я стрелковая дивизия под командованием генерала И. В. Панфилова, которая в первый же день наступления отразила несколько танковых атак врага. Легендарным стал подвиг у разъезда Дубосеково 28 бойцов этой дивизии, возглавляемых политруком В. Г. Клочковым-Диевым. Около 30 немецких танков в сопровождении автоматчиков пытались прорваться вдоль Волоколамского шоссе. Ожесточенный бой продолжался более четырех часов, 18 танков были подбиты из противотанковых ружей и подожжены бутылками с зажигательной смесью, фашистская сторона потеряла множество солдат, но ей так и не удалось преодолеть линию обороны. На всю страну прогремели слова Клочкова, сказанные своим солдатам: «Велика Россия, а отступать некуда — позади Москва!» Сам политрук в этом бою героически погиб.
Фашисты были уверены в своем успехе. На 2 декабря в Берлине был отдан приказ всем редакциям газет оставить пустые места в очередном номере, чтобы разместить победное сообщение о взятии Москвы. Однако столица упорно не сдавалась. Красная армия продолжала героически сражаться, защищая Москву.
Пятого — шестого декабря началось наступление наших войск под Москвой. План операции выглядел примерно так. Армии Западного фронта должны уничтожить фланговые группировки противника на Клинском и Солнечногорском направлениях и вторую немецкую танковую армию, обходящую Москву с юга. Армии Калининского фронта, которым командовал генерал И. С. Конев, наступают на немецкие войска в районе Калинина и, двигаясь на юго-запад, к Ржеву, выходят во фланг вражеским танковым соединениям. Юго-Западный фронт под командованием маршала С. К. Тимошенко наступает своим правым крылом, помогая Западному фронту. Контрнаступление было таким массированным, что неприятель стал в спешке отступать.
Дорога от Москвы на запад была забита отступающими неприятельскими колоннами автомобилей, обозами, войсками, завалена трупами фашистских солдат, разбитыми и брошенными машинами, пушками, многочисленными повозками.
Найденные советскими солдатами письма немцев были полны ужаса и отчаяния: «Дорогая жена! Здесь ад. Русские не хотят уходить из Москвы. Они начали наступать. Каждый час приносит страшные для нас вести. Холодно так, что стынет душа», «…Знаете ли вы, что такое отступление в русскую зиму? Я больше не могу…»
В эти же дни Советское Информбюро сообщило: «…Войска нашего Западного фронта, измотав противника в предшествующих боях, перешли в контрнаступление против его ударных фланговых группировок. В результате начатого наступления обе эти группировки разбиты и спешно отходят, бросая технику, вооружение и неся огромные потери».