В этот период Ставка отчаянно пыталась восстановить жизнеспособность стратегической обороны, отводя войска на отдых и пополнение, несмотря на идущие военные действия. Действующие соединения перегруппировывались между фронтами, с Дальнего Востока перебрасывались оставшиеся там хорошо обученные войска, набирались свежие резервные армии во внутренних военных округах.24 Так, после потери Смоленска и Киева Ставка пыталась в конце сентября оборонять Москву силами армий Западного и Брянского фронтов в первом оборонительном эшелоне и войсками Резервного фронта во втором эшелоне. Эти силы состояли из недавно мобилизованных войск, занявших незаконченный строительством Можайский оборонительный рубеж. Однако, несмотря на внешнюю солидность обороны, созданной Ставкой к западу от Москвы, и построение ее в два эшелона, она имела в глубину менее 80 километров.
Ситуацию под Москвой и положение на прочих участках советско-германского фронта в конечном итоге спасла способность Ставки набрать и выставить на поле боя новые стратегические резервы - в данном случае целых 11 резервных армий, созданных с октября по декабрь 1941 года. В сочетании с истощением сил вермахта и суровой зимней погодой эти резервы дали Ставке возможность отстоять Москву и Ростов и даже Организовать в декабре 1941 года собственные контрнаступления под Москвой и в других местах.
В 1942 году Ставка также попыталась создать глубоко эшелонированную стратегическую оборону, несмотря на ошибочный вывод, что летом вермахт возобновит наступление на Москву. Эта оборона, которая охватывала весь фронт, состояла из первого стратегического эшелона скомпонованного из девяти передовых фронтов (Ленинградского, Волховского, Северо-Западного, Калининского, Западного, Брянского, Юго-Западного, Южного и Кавказского), протяженных оборонительных рубежей, защищающих Ленинград, Москву и подступы к Воронежу, Сталинграду и Ростову, атакже внушительного набора из десяти развернутых резервных армий и по меньшей мере одной танковой армии. Последние ставка сформировала в мае-июне 1942 года чтобы составить как второй стратегический эшелон, так и потенциальный резерв Ставки.
Однако, как и в 1941 году, внезапное и стремительное наступление немцев в ходе операции «Блау» началось до того, как Ставка успела окончательно возвести свою стратегическую оборону. Немцы нанесли жестокое поражение армиям Юго-Западного и Южного фронтов в первом стратегическом эшелоне, преодолели частично подготовленные оборонительные рубежи и вынудили Ставку создавать совершенно новую оборонительную конфигурацию для своих войск, обороняющихся на Воронежском, Сталинградском и Кавказском направлениях. В конечном итоге Ставка сформировала новый первый стратегический эшелон на рубеже Дона и Волги и на Кавказе. Этот эшелон состоял из шести фронтов (Брянского, Воронежского, Юго-Западного, Сталинградского, Юго-Восточного и Северо-Кавказского) и с некоторыми изменениями, произведенными уже осенью, держал стратегическую оборону, а в середине ноября начал контрнаступление под Сталинградом.