Против войск 30-й и 19-й армий Западного фронта, имевших в своем составе восемь стрелковых дивизий, в полосе шириной 75 км противник сосредоточил и развернул войска 3-й танковой группы и основные силы 9-й армии — всего 12 пехотных, три танковые, две моторизованные дивизии и одну моторизованную бригаду. Группировка противника на этом направлении превосходила советские войска: по людям в 3 раза, по танкам в 1,7 раза, по орудиям и минометам в 3,8 раза [При подсчете соотношения сил в составе советских войск учтены: восемь стрелковых дивизий 30-й и 19-й армий, две кавалерийские и две мотострелковые дивизии фронтового подчинения, находившиеся в полосах этих же армий.]

Вторая ударная группировка противника, состоявшая из войск 4-й танковой группы и основных сил 4-й армии, была сосредоточена и развернута против 43-й армии Резервного фронта и имела в своем составе 11 пехотных, пять танковых и две моторизованные дивизии. На этом направлении противник создал превосходство в людях в 3,2 раза, в танках в 8,5 раза, в орудиях и минометах в 7 раз [В составе советских войск учтены шесть стрелковых дивизий и две танковые бригады 43-й армии и три дивизии 24-й армии, находившиеся на направлении удара этой группировки противника.].

3-я танковая группа и основные силы 9-й армии нанесли главный удар в стык между 30-й и 19-й армиями. Враг прорвал здесь фронт советских войск и к исходу 2 октября продвинулся на 10—15 км.

Командующий Западным фронтом решил контрударами войск 30-й и 19-й армий и частью сил своих резервов, объединенных в группу генерала Болдина, отбросить прорвавшегося противника и восстановить положение. Однако, несмотря на ввод фронтовых резервов, соотношение сил на направлении этого удара противника продолжало оставаться в пользу вражеских войск. В силу этого контрудары 30, 19-й армий и группы генерала Болдина, предпринятые 3 и 4 октября, успеха не имели.

Противник, отравив контрудары, начал развивать наступление в стык 49-й и 32-й армий Резервного фронта. В это же время войска 4-й немецкой армии и 4-й танковой группы, тесня к северу и востоку соединения 43-й и 33-й армий, вышли на фронт Ельня, Спас-Деменск, Мосальск. В результате группировка советских войск в составе 19, 16 и 20-й армий Западного фронта и 32, 24 и 43-й армий Резервного фронта к исходу 4 октября оказалась глубоко охваченной противником с обоих флангов.

В сложившейся обстановке требовался быстрый и организованный отвод наших войск на новый оборонительный рубеж. Ставка Верховного Главнокомандования подчинила Западному фронту 31-ю и 32-ю армии Резервного фронта [Управление 49-й армии и одна из ее дивизий 2 октября были переброшены на орловское направление.] и в целях сохранения войск разрешила командующему фронтом в ночь с 5 на 6 октября отвести войска на рубеж Осташков, Селижарово, Ржев и далее на юг на ржевско-вяземский оборонительный рубеж. Отвод охваченных западнее Вязьмы войск в условиях непрерывных ожесточенных боев с наседавшим противником завершен не был.

В связи с тем, что 6 октября штаб фронта перемещался на новый командный пункт, отводом войск он руководил слабо. Успело отойти управление 16-й армии, передавшее свои войска 20-й и 19-й армиям. Ему была поставлена задача организовать оборону в районе Вязьмы.

7 октября противник своими моторизованными корпусами прорвался к Вязьме с севера 56-м корпусом 3-й танковой группы, с юга и востока 46-м и 40-м корпусами 4-й танковой группы и окружил части девятнадцати стрелковых дивизий и четырех танковых бригад 19, 20, 24 и 32-й армий и группы генерала Болдина.

Следует указать, что управление 30-й армии, по войскам которой был нанесен сильный удар, потеряло связь со своими войсками.

Окружение советских войск западнее Вязьмы было крупной неудачей в первые дни битвы под Москвой.

Командующий Западным фронтом 8 октября приказал окруженным войскам пробиваться из окружения в направлении Гжатска. Действия войск по прорыву не были четко спланированы. Каждая из армий старалась пробиться самостоятельно поотрядно, что не могло дать необходимых результатов.

Упорные бои советских войск в районе Вязьмы продолжались до 13 октября. Они сковывали значительные силы противника, не давая им возможности продвигаться на Москву. В середине октября, прорвав вражеское кольцо окружения, часть этих войск с боями отошла на Можайскую линию обороны. Войска правого крыла Западного фронта (22, 29 и 31-я армии), сдерживая противника, к 10 октября отошли на рубеж Осташков, Ельцы, Сычевка. Из их состава семь стрелковых дивизий было приказано перебросить на Можайскую линию обороны.

В Вяземской оборонительной операции советские войска потерпели крупную неудачу. Фронт, прикрывавший наикратчайшие пути к Москве с запада и юго-запада, был прорван на всю оперативную глубину. Значительная часть войск Западного и Резервного фронтов, оказавшись в окружении и вынужденная вести борьбу западнее Вязьмы, пс смогла принять участие в своевременном занятии и организации обороны на Можайской линии. Направление на Москву оказалось слабо прикрытым.

Для организации обороны на Можайской линии Советскому Верховному Главнокомандованию пришлось спешно перебрасывать части и соединения с правого крыла Западного фронта, из состава Северо-Западного фронта, из состава войск Юго-Западного направления, а также свои резервы из глубины страны.

В целях объединения руководства войсками западного направления директивой Ставки Верховного Главнокомандования от 10 октября 1941 г. войска Западного и Резервного фронтов были объединены в Западный фронт [Директива Ставки ВГК № 002844 от 10.10 1941 г.]. Командующим Западным фронтом назначен генерал армии Жуков Г. К., начальником штаба генерал-лейтенант Соколовский В. Д.

Орловско-Брянская оборонительная операция (30.9— 23.10.41 г.).