1941年6月22日，纳粹德国与其盟友入侵苏联，这让苏联很是意外。德军以闪电战战术快速深入苏联领土。装甲部队以钳形方式推进，先孤立然后彻底摧毁苏军。德军北方集团军群向列宁格勒推进，南方集团军群则征服乌克兰和高加索高地。苏军的防线很快便崩溃。
1941年8月上旬，德军攻占斯摩棱斯克，是通往莫斯科路上一个重要据点。希特勒为了确保罗马尼亚对法国的石油供应，并将苏联高加索的石油、顿涅茨河一带的工业区和煤矿以及乌克兰的粮区置于德军的控制之下，两次命令中央集团军群推迟进攻莫斯科的计划。9月19日，德军攻陷乌克兰首都基辅。9月26日，德军越过基辅240公里。
10月7日，希特勒专门签署了一项最高统帅部的命令：不准博克接受莫斯科的投降，即使主动投降也不予接受；德国军队也不需要进入莫斯科，只需用炮击和轰炸予以毁灭。
在这生死存亡的紧急关头，苏军决定歼灭莫斯科附近的德军，并采取攻势防御的果断措施。根据斯大林的指示，苏联红军依靠前线防御工事系统，组织了坚强的攻势防御，赢得时间，准备集中后备力量，在一定时机转入反攻，给敌人以歼灭性打击。
根据斯大林的命令，10月17日，新建立了加里宁方面军，10月19日，国防委员会号召首都人民要不惜一切代价，配合红军，誓死保卫莫斯科。20日，《真理报》发表《阻止敌人向莫斯科前进》的社论，动员全市人民在敌人到达首都之前，用自己的鲜血把他们埋葬。莫斯科召开全市积极分子大会，号召全市人民把首都变成一座攻不破的钢铁堡垒。
在莫斯科最危急的日子里，全市人民积极响应党组织的号召，表现出了一种“临危不惧、气壮山河，誓与敌人决一死战”的英雄气概。他们豪迈地说：“敌人在哪里进攻，我们就在哪里歼灭他们！我们要在红场上为列宁而战斗，决不让纳粹的血手玷污列宁的陵墓！”人民群众的巨大支持，深深鼓舞了前线的指战员。
苏军经艰苦奋战，向西推进了100～350公里，解放了莫斯科州、加里宁州、图拉州、梁赞州以及斯摩棱斯克州和奥廖尔州部分地区，但未完全实现围歼德军中央集团军群的企图。
在此次战役中，德军虽在初期取得一定战果，但因战线过长，补给不足，缺乏预备队和冬季作战准备不足等原因而终遭失败。德军在第二次世界大战中首次遭到重大失败，损失官兵50万人（其中冻死冻伤10万余人）、坦克1300辆、火炮2500门、汽车1.5万余辆。
苏军则不断完善纵深梯次配置的防御体系，加强对空和对坦克防御，重视战略预备队的组建和适时集中使用，善于组织炮兵进攻及各军兵种和游击队的协同，从而初步扭转了战局。
莫斯科保卫战打破了希特勒吹嘘德军天下无敌的神话，是德国东线走向灭亡的开始，为斯大林格勒战役即“二战”转折奠定了基础。此战的胜利使得同属于反法西斯的国家美英意识到，苏联是他们击败法西斯必须团结的国家，这也促进了反法西斯同盟的形成。
此外，苏联军民的战争功绩对于推动各国民族解放运动的发展、深化殖民主义体系分化瓦解的危机、促进世界各地千百万人命运的变化，曾产生巨大影响。
不是雨和雪在莫斯科附近阻住了法西斯军队，而是受到苏联人民、首都和祖国支持的苏军的不屈不挠、坚韧不拔的精神和英雄主义打败了德军百万以上精锐部队。这也是德国惨败，莫斯科实现大逆转的原因之一。
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