16 ноября немцы начали второй этап наступления на Москву, планируя окружить её с севера-запада и юго-запада. На дмитровском направлении они достигли канала Москва-Волга и переправились на его восточный берег под Яхромой, на химкинском захватили Клин, форсировали Истринское водохранилище, заняли Солнечногорск и Красную Поляну, на красногорском — взяли Истру. На юго-западе Гудериан подошёл к Кашире. Однако в результате ожесточённого сопротивления армий ЗФ немцы в конце ноября — начале декабря были остановлены на всех направлениях. Попытка взять Москву провалилась.
В ходе зимней кампании 1941—1942 годов было проведено контрнаступление под Москвой. Была снята угроза Москве. Советские войска отбросили противника на западном направлении на 80—250 км, завершили освобождение Московской и Тульской областей, освободили многие районы Калининской и Смоленской областей. На южном фронте советские войска обороняли стратегически важный Крым. Основная статья: Севастопольская оборона (1941—1942)
5 января 1942 состоялось расширенное совещание в Ставке ВГК для обсуждения стратегических планов на ближайшее будущее. Основной доклад сделал начальник Генштаба маршал Б. М. Шапошников. Он изложил не только план дальнейшего отбрасывания противника от Москвы, но и планы масштабного стратегического наступления на других фронтах: прорыв блокады Ленинграда и разгром противника на Украине и в Крыму. Против плана стратегического наступления выступил Г. К. Жуков. Он указал, что из-за недостатка танков и артиллерии прорвать немецкую оборону не представляется возможным, и что предлагаемая стратегия приведёт лишь к бесполезным потерям в живой силе. Жукова поддержал начальник Госплана СССР Н. А. Вознесенский, указавший на невозможность обеспечения предложенного плана достаточным количеством техники и вооружений. В поддержку плана выступили Берия и Маленков. Подведя итог дискуссии, Сталин утвердил план, сказав: «Мы должны быстро разбить немцев, чтобы они не смогли наступать когда придёт весна»[34].
В соответствии с принятым планом, в начале 1942 были предприняты наступательные операции: Ржевско-Вяземская операция, Керченско-Феодосийская десантная операция и другие. Все эти наступления противнику удалось отразить с большими потерями для советских войск. 18 января 1942 началась Барвенково-Лозовская операция. Две недели продолжались ожесточённые бои, в результате которых советским войскам удалось прорвать немецкую оборону на фронте протяжённостью 100 км, продвинуться в западном и юго-западном направлениях на 90-100 км и захватить плацдарм на правом берегу Северного Донца.
