К 13 октября, когда был отдан приказ об упорной обороне занимаемых рубежей, войска Западного фронта имели следующую группировку: на Волоколамском направлении оборонялась вновь созданная 16-я армия под командованием генерал-лейтенанта К. К. Рокоссовского; на Можайском — 5-я армия, в командование которой, после ранения генерал-майора Д. Д. Лелюшенко 18 октября 1941 г., вступил генерал-майор артиллерии Л. А. Говоров; на Малоярославецком — 43-я армия под командованием генерал-майора К. Д. Голубева; на Калужском — 49-я армия под командованием генерал-лейтенанта И. Г. Захаркина.
Управление 33-й армии во главе с командующим армией Д. П. Онуприенко было отведено в резерв фронта в район Наро-Фоминска.
Однако гитлеровское командование явно переоценило свои успехи под Вязьмой и Брянском, ошибочно посчитав, что советские войска, находившиеся перед фронтом группы армий «Центр», полностью разбиты, а резервы уже исчерпаны. В своем приказе № 1960/41 от 14 октября 1941 г. оно поставило перед войсками группы армий «Центр» задачу: без всякой паузы нанести удар в направлении Москвы, окружить ее и одновременно ликвидировать советские войска, продолжавшие сражаться в окружении.
Продолжить наступление на Москву в это время могли только два армейских и один моторизованный корпуса 4-й армии, остальные соединения и части противника до 20-х чисел октября были вынуждены вести бои с окруженными войсками Западного и Резервного фронтов в районе Вязьмы и отходившими на восток войсками Брянского фронта.
4-я армия генерал-фельдмаршала Г. Клюге, ринувшаяся к Москве, основные усилия сосредоточила, действуя вдоль Минского, Киевского и Варшавского шоссе. 10 октября ее передовые части завязали ожесточенные бои на Малоярославецком направлении, 11-го — на Калужском, 13-го — на Можайском. Сплошного фронта обороны, как такового, не было. Немецкие войска, встречая очаги сопротивления, старались обойти их, не ввязываясь в кровопролитные бои, и продолжали движение по направлению к Москве.
В ходе оборонительного сражения на Можайской линии советские войска проявили исключительное мужество, стойкость и героизм, однако удержать эту линию обороны не смогли и были вынуждены отойти. На Волоколамском направлении немецкие войска оказались от Москвы на удалении 110–115 км, на Можайском, Наро-Фоминском, Подольском — до 80 км. Однако выполнить главную задачу по уничтожению войск, оборонявшихся на Можайском рубеже, противнику не удалось: ценой больших потерь гитлеровцы смогли только вытеснить наши войска с позиций Можайской линии обороны.