第一日。德军把大约五百辆坦克和强击火炮投入战斗。第二日，德军继续在格查茨克方向增强突击力量。

根据苏军加里宁方面军司令的决心，此日以第十三集团军、坦克第二集团军和坦克第十九军各一部兵力，对德军进攻集团实施了反突击。鲁坚科空军中将统率的空军第十六集团军航空兵部队对地面军队给予了支援。德军进攻受阻，苏军统帅部赢得了在受威胁方向集中补充兵力的时间。

德军在格查茨克附近没有取得任何进展，随即转向尔热夫方向突击，试图在莫斯科西北方向打开缺口，但是其企图在此亦遭失败。

截止七月十九日，德军在加里宁方面军地带内的进攻被暂时阻止住了。在长达半个月的战斗中，德军在此仅楔入苏军防御阵地二十公里，苏军加里宁方面军未使用大本营预备队，仅以自己的兵力就顺利完成了防御任务。

德军在莫斯科南部的进攻也告失败，德军在曼斯坦因元帅统帅下向谢尔普霍夫、马洛雅罗斯拉维茨方向发起进攻。苏军以近卫第六集团军、第七集团军。第六十九集团军和坦克第一集团军抗击德军的主要突击。

接战第一日，德军近一千四百辆坦克和强击火炮在大量航空兵支援下进入了交战，苏军紧守阵地，寸土必争，每一寸土地上面都洒满了鲜血。

连续苦战一周，面对苏军的铜墙铁壁，德军伤亡巨大，气势逐渐衰弱。

由于在谢尔普霍夫、马洛雅罗斯拉维茨两个突击方向陷入僵持，曼斯坦因不得不收缩兵力。将主要力量转移到马洛雅罗斯拉维茨方向，集中力量实施突击，以图在苏军严密的防线上打开一个缺口，然后再向两翼扩散。

朱可夫迅速识破了德军的计划，决定针锋相对地对士气不振的德军实施反突击作战。为此，西方面军得到了大本营预备队，包括近卫坦克第五集团军，近卫第五集团军以及两个坦克军的加强。

七月二十一日，在马洛雅罗斯拉维茨地域发生了苏德战场规模最大的坦克战。此役双方共投入三千多辆坦克和自行火炮进行作战，在一天的战斗中，德军便损失了九百多辆坦克，苏联方面则损失了一千二百多辆坦克，其中苏军第五坦克集团军在这次遭遇战中损失约八百多辆坦克，由于一时间无法恢复攻击能力，统帅部不得不将剩余坦克编入步兵连队。

而在谢尔普霍夫南部的交战中，德军亦遭到疲惫和消耗，士气已经陷入衰竭。

七月二十三日，为了避免无谓的牺牲，德军在强大后卫的掩护下，开始退回出发阵地。苏军西方面军迅速在自己防御地带开始追击溃逃的德军，二十三日夜间，布良斯克方面军也开始了追击。

苏军最高统帅部从中看到了便宜，他们期待已久的战机终于来到。

当日，由格罗莫夫空军中将统帅的苏联空军第一集团军航空兵支援的中央方面军和由空军第十五集团军航空兵支援的西北方面军，对防守维雅兹马地域的德军突然实施反突击。

次日，苏军沃罗涅日方面军、西南方面军和顿河方面军，也对德军当面防线展开反攻。

德军力求迟滞苏军的进攻，不得不从其他战线紧急抽调兵力，列宁格勒、诺夫戈罗德、旧鲁萨、卡明尼克山口、斯摩棱斯克、布良斯克和斯大林格勒的防御遭到严重削弱。

二十五日，苏军斯大林格勒方面军和南方面军，突然对兵力空虚的斯大林格勒发起进攻，高加索方面军亦对阿斯特拉罕发起攻击。