16 сентября 1941 года фон Бок издал директиву № 1300 («Директивы для новой операции»), которая в полной мере учитывала сложившуюся к тому времени ситуацию на фронте германских сил. Согласно оперативному замыслу, разработанному штабом группы и изложенному в этой директиве, 4-я армия (с подчиненной 4-й танковой группой) и 9-я армия (с подчиненной 3-й танковой группой) должны были осуществить прорыв обороны противника по обеим сторонам шоссе Рославль – Москва и севернее автодороги Смоленск – Москва и зажать противника в «клещи» у Вязьмы. Частям 9-й армии предстояло также продвинуть свои войска в направлении на Ржев. Задачей 2-й армии было наступление между Почеп и Снопоть в направлении на Сухиничи, Мещовск и на южном фланге на Брянск. 2-я танковая группа, местом сосредоточения которой являлась местность в районе Рыльск, Почепа и Новгород-Северский, должна была ударить через линию Орел – Брянск. Указывалось, что танковая группа продвигается «с юга в направлении позиций противника на реке Десна и вытесняет его во взаимодействии со 2-й армией в дуге рек Судость, Десна». Главное командование сухопутных войск дало указания, чтобы правый (южный) фланг 2-й танковой группы прикрывался реками Свапа и Ока.
В директиве также говорилось, что ситуация на флангах группы армий «Центр» в период наступления будет следующей: на северном фланге – 16-я армия (группа армий «Север») будет «оборонять линию озер на участке Осташков, озеро Ильмень, Волхов»; а на южном фланге – соединения группы армий «Юг» предположительно будут «наступать в общем направлении на Харьков».
Для операции предназначались силы двадцати двух немецких корпусов. В наступлении должны были принять участие (теперь в полном объеме) соединения 2-й танковой группы. Более того, под Рославль перебрасывались из района Ленинграда соединения 4-й танковой группы. Из состава группы армий «Юг» фон Бок получал также две танковые, две пехотные и две моторизованные дивизии. Из резерва главного командования группе армий были переданы полностью укомплектованные 2-я и 5-я танковые дивизии, прибывшие из Германии, которые должны были войти в состав 40-го корпуса 4-й танковой группы. 19 сентября началась переброска в район действия группы армий «Центр» 27-го армейского корпуса из района расположения группы армии «Д», которая находилась во Франции.
Таким образом, общий фронт предстоящего наступления группы армий «Центр» против советских сил на Западном направлении расширился до 600 км: от верховий Западной. Двины – на севере, до Глухова и Шостки (Украина) – на юге. Это давало возможность проводить операцию более решительно, использовать широкий маневр и не опасаться удара по южному флангу соединений, предназначенных для окружения противника под Вязьмой.