两个德军师坚守，但是季赫温已经被炸成燃烧的废墟。更多的西伯利亚部队也在攻打第39装甲军的其它两个师，这两个师一直企图同芬兰人在斯维尔河会合。很快第39军的新司令官冯·阿尼姆中将，他是在施密特被派往南方接替患病的魏克斯中将后担任司令职务的，清醒地意识到他的装甲军处于一个极端险恶的境地，无遮无拦暴露在残酷的北极冬季中而且任凭苏联红军进行反攻。他命令撤向沃尔霍夫，他的部队开始向后穿过65英里的封冻沼泽和荒原。
温度降到零下52度。德军的殿后部队，第41摩托化步兵师的第11和第12连，在战斗中为了为他们的同伴后撤赢得时间几乎被全部歼灭。第18摩托化步兵师9000人11月已经派往季赫温。当12月22日这个师再次渡过沃尔霍夫河时，只剩下741个人。
到11月初，通往莫斯科道路被压出车辙的地面已经结冻，同季赫温附近森林覆盖的沼泽地一样坚硬。11月15日，冯·鲍克元帅命令中央集团军群再次向东挺进，进攻莫斯科。两个星期的中断进攻已经使他们的部队有所改善——但还不够。在10月泥泞中，他筋疲力尽和无组织的连、营和师大部分已经得到重组。坦克、卡车和大炮已经在结冻的泥地上畅通无阻地行驶。许多装备在前进中损坏了，但是至少一些部队重新获得了一部分装备。
中央集团军群现在要为它不充足的补给系统付出全面的代价。尽管已经征集了暖和的冬季外套并用船运往俄国的铁路线起点，但是基本上没有送达前线。当温度骤然跌到零度和零下时，士兵们穿着现在既脏又破的夏季制服冻得瑟瑟发抖。由于气候越来越冷，坦克和卡车的发动机起动不了；有时它们在运行时就冻住了。能够得到防冻汽油的部队惊愕地发现，防冻油有时也冻成了固体。武器失灵了。大炮、机枪、甚至步枪由于缺少低温润滑油而无法射击。
没有哪支军队在处于如此恶劣的情况去发动一次攻势。然而，当11月进攻开始时，德军竟迫使俄国人后撤。在最前线是赖因哈特的第3装甲集群和施特劳斯第9集团军的一部分。直指莫斯科西北郊区，他们从加里宁地区向东南发起攻击。不到一个星期，赖因哈特的攻击部队占领了古城克林并向塔克哈罗马附近的莫斯科—伏尔加运河逼进，那里距首都只有38英里。
11月16日，霍普纳的第4装甲集群，只有可供行驶200英里的油料，在中间战线发起进攻。找到一个防守薄弱的地区，第9军的第78风暴师突破进苏军的后方，抓住很多俘虏，并继续向前推进。10天后，霍普纳的坦克前进了25英里，距莫斯科仅30英里。在南方，古德里安也发起了进攻，再次试图绕过图拉和斯大林哥诺尔斯克，进入苏联首都的后方。
但是，天气造成了不可抗拒的重大损失。晚上温度降到零下50度，寒冷程度远远超过了德军任何人的想象。许多幸运的部队在农家小屋里找到避寒之处。冻伤成为流行病，伤员由于寒冷，伤势恶化而死亡。在一些地方，雪已经达到2英尺深。
这些情况——以及新到苏军的猛烈反攻——使古德里安确信他的部队不可能再继续进攻。但是在北方，赖因哈特和霍普纳仍然在进攻。占领了克林，赖因哈特的装甲部队开向罗加切沃，从苏军两个集团军之间插入并抵达莫斯科—伏尔加河运河。在那里，哈索·冯·曼陀菲尔上校，指挥一个由第6步枪团和第25装甲团组成的先头部队，占领了一个渡河点并在东岸建立了一个桥头堡。一个突击队攻占了为莫斯科供电的电站。通往莫斯科的直接通道敞开了，但是增援部队不能到达来扩大突破点。到11月27日中午，寒冷变得如此厉害以致于曼陀菲尔士兵的自动步枪再也无法射击。
接下来，就是灾难。从能见度极差的冰雾里出现了苏联第一突击集团军的两个旅，步兵有超出编制的火炮支援。俄国人身穿厚厚的冬季大衣、皮帽子和厚皮靴。他们用类似皮手笼的东西盖在进攻武器上，武器涂上了防冻油。穿过大雪，步兵在T—34坦克的支援下，摧毁了一个接一个德军的前沿阵地。德国人直到11月29日还顽强地坚守他们的桥头堡，这时曼陀菲尔下令撤退，在运河西岸留下一条单薄的防线。从北方突入莫斯科的机会化为泡影。
这条战线所有德军的攻击进展都减慢下来。莫斯科—伏尔加运河以南几英里，鲁道夫·威伊尔中将第2装甲师的一些部队穿过暴风雪推进远至扼守罗加切沃到莫斯科主公路的奥泽热特斯科耶。在那里部队发现了开往莫斯科的长途汽车停车站，并开玩笑说剩下的24英里路可以乘车到达红场。
霍普纳第4装甲集群的一部分甚至打得更近。11月29日，好几个坦克部队冲进西郊并到达图希诺，莫斯科市区的一个区。其它部队占领克拉斯尼亚波利亚尼亚——伟大作家列·托尔斯泰的故乡——一个营挺进至高尔基列宁斯科耶，距莫斯科城界12英里。但是苏联预备队赶到了；西伯利亚营甚至乘出租车赶往高尔基，非常类似1914年马恩河战役法军的增援部队。
再往北几英里，第4装甲集群的另外两个军也在向前推进。先头部队奋勇作战，第5和第10装甲师和党卫队摩托化“帝国”师跋涉过森林和雪地，从一个村战斗到另一村，直到他们抵达伊斯特拉河，这条河在那里变宽流入一个水库。在强大的炮火下，一个摩托车营穿过冰面并在岸对面为跟上来的大部队建立了一个立足点。第10装甲师的一个作战大队攻打伊斯特拉。仍然向更远方攻击，第38先锋营的一个摩托车突击队快速向前推进以占领卢布尼亚的火车站并侦察该城以南地区。发现没有抵抗，这些突击队员们炸毁了火车站并呼啸着向希姆基冲去，希姆基是距莫斯科5英里莫斯科河上的一个登陆处。在苏军对他们发动沉重的反攻之前，莫斯科离德国人越来越近。
沿斯摩棱斯克—莫斯科公路的进攻也终止了。克卢格第4集团军的一部分，第478步兵团的第3步兵营，是最最幸运的。这个营攻占了布尔泽沃村并在那里挖掘战壕。十几个士兵爬进封死的农家小屋，围绕在巨大的炉子前暖和身体。他们把砖堆在火焰旁边，当到换岗的时候，士兵们拿上缠上破布的热砖，解冻他们的武器。
暴露在野外的部队却无处逃脱寒冷的季节。无法在冻得像岩石的地面上挖出任何避寒处，他们只能痛苦地徒劳地挤成一团以维持体温。成千上万的人死于冻伤。许多人得了奇怪的欣快症，这只是因为体温过低在神智不清前产生的症状。他们就在雪地上扭曲然后死去。
12月5日，克卢格撤出纳腊河后面第4集团军的攻击部队并单方面地终止了进攻作战。第二天，鲍克放弃了，而且对中央集团军的其余部队发布了同样的命令。他的部队太疲惫了，无法继续进攻。第128陆军炮兵团的一个年轻中尉在给汉堡母亲的信中表达了同样的挫折感：“这些俄国人似乎拥有无穷无尽的补充人员。在这里他们每天卸下来自西伯利亚的新部队；他们带来新武器并在所有的地方布满地雷。12月30日，我们发动了最后一次进攻——一个我们叫做梨子的小山和一个叫作列宁的村庄。在火炮和迫击炮的掩护下，我们成功地攻占了整座山和半个村庄。但是到晚上，我们不得不全部放弃以有效地抵御苏军持续不断的反击。我们只需要再前进火炮射程内的8英里就能到达莫斯科——但是我们就是做不到。”
六、合纵抗敌
苏德战争爆发后，国际形势发生了巨大变化，第二次世界大战进入了新阶段。这不仅是战争地域的扩大和参战人口的增多，而首先在于第二次世界大战的反法西斯性质更为加强了。斯大林对内放手发动群众，抗击法西斯侵略，对外合纵抗敌，联合一切可以联合的力量，进一步扩大和加强国际反法西斯统一战线。
到1941年4—5月间，希特勒向苏联边境大量集结兵力，发动进攻的动向已日益明显，6月15日，英国首相丘吉尔致电美国罗斯福总统说：“看来德国即将大举进攻俄国。……如果这场新战争爆发，我们当然要遵循希特勒乃是我们必须击败的敌人这项原则，给予俄国人以最大的鼓励和我们能够。提供的任何援助。我认为，此间不会有任何阶级性的政治反映，并相信德俄冲突不致使你感到为难。”
6月21日，美国驻英大使怀南特向丘吉尔口头转达了罗斯福的一项保证：如果德国进攻俄国，罗斯福当立刻公开支持“首相可能就欢迎俄国为同盟国而发表的任何声明”。所以，在德国法西斯进攻苏联的当天，英国首相丘吉尔立即在6月22日晚上9时发表广播演说，表明英国政府的立场。他说：“在过去25年中，没有一个人像我这样始终一贯地反对共产主义。我并不想收回我说过的话。但是，这一切，在正在我们眼前展现的情景对照之下，都已黯然失色了。”丘吉尔表示，“我们要对俄国和俄国人民给予力所能及的一切援助。”丘吉尔的演说无疑地反映了英国人民的意志。6月23日，美国政府发表声明，支持苏联对德作战。24日，罗斯福总统宣布，美国将尽一切可能援助苏联。
斯大林说，“事物的逻辑胜过任何其他逻辑。”他在7月3日的广播中指出：“我们为了保卫我们祖国的自由而进行的战争，将同欧洲和美洲各国人民为争取他们的独立、民主自由的斗争汇合在一起。这将是各国人民争取自由、反对希特勒法西斯军队的奴役和奴役威胁而结成的统一战线。”苏联领导人对英国首相的广播演说和美国政府的宣言表示感谢。至此，苏美、苏英关系得到改善并逐步密切起来。
以顽固反共着称的丘吉尔，所以要主动地援助社会主义国家的苏联不是偶然的，主要是时代和局势的推动。为了资本主义国家自身的利益，不得不改弦更张。从1940年5月底敦刻尔克大撤退和6月下旬法国败降以后，英国空前危殆，丘吉尔一方面支持迁居伦敦的欧洲各国流亡政府，结成反法西斯同盟，另一方面大力争取美国支援，希望美国逐渐加入同盟国。1941年3月底，隆美尔指挥的德国军队和意大利军队在利比亚的昔兰尼加突然发动进攻，在12天中就占领了这个省，包围了托布鲁克，并进抵离埃及边境只有几英里的巴尔迪亚。英军对希腊的援助也以失败而告终，4月底退出希腊，5月底退出克里特岛。与此同时，德国法西斯代理人又在伊拉克和叙利亚寻衅，企图把英国势力赶走。因此，英国在地中海和中近东的地位受到严重威胁。1941年5—6月间，英国危如累卵，丘吉尔忧心忡忡，极力寻找对策，以使英国摆脱所面临的困境。
正当英国四面楚歌、危在旦夕之时，希特勒把强大的战争机器开向东方，把400万大军和数以万计的飞机和坦克强加在苏联人民头上。这使丘吉尔如释重负，使英国政府的大臣们都有轻松和宽慰之感。据当时的外交大臣艾登回忆，6月21日，丘吉尔邀他到契克斯去度周末。“第二天7点半光景，首相的侍从索耶斯到我的卧室里来说，‘首相向你祝贺，德国军队已经进攻俄国了。’接着他递给我放在银盘上的一支大雪茄烟。我穿上睡袍，走进首相的卧室。我在品尝宽慰的滋味，此刻我也无心欣赏雪茄了。”丘吉尔清醒地看到，苏德战争能使英国摆脱困境。因此，6月22日，当苏德战争刚一爆发，这个老谋深算、具有政治远见的资产阶级政治家就在广播演说中表示：“任何对纳粹作战的个人或国家，都将得到我们的援助。任何跟着希特勒走的个人或国家都是我们的敌人。”“他进攻俄国只不过是进攻不列颠诸岛的前奏。因此，俄国的危难就是我们的危难，也是美国的危难……让我们加倍努力，只要一息尚存，力量还在，就齐心协力打击敌人吧。”
处在地球那一边的美国，虽然距离德国很远，但也直接和间接地受到德国法西斯侵略的威胁。早在1936年，德意武装干涉西班牙时期，希特勒就开始觊觎拉丁美洲这块丰饶的土地，妄图在这里渗透德国人的势力。希特勒在与劳什林的一次谈话中，曾经透露说，我们一定要在拉丁美洲建立一个新的德国……德国人利用墨西哥的宝藏就能够成为富有的伟大民族……我们还将在巴西建立一个新的德国。希特勒妄图控制整个拉丁美洲，并在那里建立强大的基地，以进攻美国。美国总统罗斯福得知这一情报后，气愤地说，“我手中现在有一张新世界秩序的设计者、德国的希特勒政府所绘制的南美及中美一部分地区的地图。这张地图清楚地表明，希特勒的计划不仅是针对着南美，而且也是针对着合众国本身的。”后来，希特勒又在作战指令中正式宣布：“海军的战斗人员和装备应以能保证直接对英国、必要时对美国作战为限度。”尤其在1941年4月，德国法西斯军队进攻北非之后，法属西非面临被侵占的危险。而德、意法西斯军队一旦占领西非达喀尔，距巴西就只有1870英里，将直接威胁到西半球的安全。