Соединения 2-й танковой армии Гудериана предприняли последнюю попытку овладеть Тулой ударом с востока, перерезали связывавшие город с Москвой железную и шоссейную дорогу. Одновременно немцы начали наступление севернее Тулы. Для города день 3 декабря был самым критическим: угроза полного окружения, немцы уже были в 15 км севернее Тулы на участке железной дороги Серпухов – Тула.
4 декабря
Войска левого крыла Западного фронта нанесли контрудар в районе Кострово, Ревякино, окружили части 4-й немецкой танковой дивизии и восстановили связь Тулы с Москвой.
Завершилась Калининская операция. Советские войска закрепились на рубеже восточнее Селижарово, севернее Мартынова, западнее, севернее и восточнее Калинина, сковали 13 пехотных дивизий противника, не позволив перебросить их под Москву.
5 декабря
После того, как наши войска оттеснили противника на позиции севернее Кубинки и южнее Наро-Фоминска, сорвав его последнюю попытку прорваться к Москве, контрударами в районах Дмитрова, Яхромы, Красной Поляны (20 км от Москвы) и Крюкова заставили немцев перейти к обороне, потеснили их в выступе северо-восточнее Тулы (немцы начали отход из выступа), началось контрнаступление Красной Армии под Москвой (по 7 января 1942 года). Советские войска насчитывали 720 тыс. человек против 800 тыс. у противника, 8 тыс. орудий и минометов против 10 400, 720 танков против 1 000, 1 170 самолетов против 615, 415 «Катюш». Контрнаступление начали 29-я и 31-я армии Калининского фронта по направлению к Калинину. Первые 10 дней, несмотря на упорные бои, армии не смогли опрокинуть противника. Перелом в пользу Калининского фронта произошел после того, как войска Западного фронта разгромили немецкую группировку в районе Рогачев – Солнечногорск и обошли Клин.
6 декабря
В контрнаступление под Москвой (рубеж западнее Свердлова – Дмитров – Красная Поляна – река Нара) перешли войска Западного фронта – всего 100 дивизий. Фронт контрнаступления составлял уже 900 км – от Калинина на севере и до Ельца на юге.
Началась (по 26 декабря) Клинско-Солнечногорская наступательная операция, цель которой: наступать в районах городов Клина и Солнечногорска, в результате чего советские войска продвинутся на 30–40 км.
Начались (по 16 декабря) Тульская наступательная операция войск левого крыла Западного фронта (с целью ликвидировать угрозу обхода Москвы с юга) и Елецкая наступательная операция войск правого крыла Юго-Западного фронта (с целью разгромить елецкую группировку противника и нанести удар в тыл 2-й танковой армии Гудериана).
8 декабря
Войска Западного фронта освободили подмосковные станции Красную Пахру и Крюково. Крюково наши танкисты и кавалеристы штурмовали двое суток, деревня несколько раз переходила из рук в руки.
9 декабря
Наши войска освободили Елец, Венев.
12 декабря
16-я армия освободила Солнечногорск, прорвала немецкую оборону у Истринского водохранилища и стала развивать наступление на Волоколамск. Фашисты, чтобы скрыть потери в личном составе, собирали своих убитых и сжигали их в домах.
13 декабря
Войска правого крыла Юго-Западного фронта освободили город Ефремов и завершили окружение основных сил двух пехотных дивизий противника в районе западнее Ельца.
15 декабря
Красная Армия продвинулась почти на всех направлениях на 35–55 км. Войска Западного фронта освободили подмосковные города Клин, Истра, Богородицк и Дедилово.
Чтобы отрезать немцам пути отхода из Клина, в ночь на 15 декабря в район Теряевой Слободы был выброшен воздушный десант (415 человек). Десантники перехватили дорогу на Теряеву Слободу, уничтожили мосты, разрушили линии связи.
16 декабря
Завершилась Елецкая наступательная операция, наши войска продвинулись на 80–100 км.
Завершилась Тульская операция: снята осада Тулы, нанесено существенное поражение 2-й танковой армии противника, остатки которой отступили на 130 км.
Войска Калининского фронта освободили Калинин (Тверь). За время оккупации и боев немцы расстреляли свыше 2 тыс. мирных жителей, уничтожили 7 700 зданий, 70 промышленных предприятий, сожгли областную библиотеку (свыше 500 тыс. томов). Чтобы остановить продвижение наших войск на город, немцы пригнали на поле женщин из окрестных деревень и за их спинами пошли в контратаку. Командир нашей части сумел сманеврировать и обрушился на противника с флангов.
18 декабря
Германское командование уже не могло не признать факта отступления немецких войск под Москвой и обнародовало коммюнике: «В порядке осуществления мероприятий, имеющих целью обеспечить вызванный зимними условиями переход от маневренной войны к позиционной войне, наши войска осуществляют заранее предусмотренные операции по сокращению линии фронта».
На подступах к Волоколамску, у села Горюны принял последний бой танкист, старший лейтенант Дмитрий Лавриненко (1914–1941). Он уничтожил очередной немецкий танк, 2 противотанковых орудия и до полусотни немецких солдат. В тот же день, уже после боя, Лавриненко был сражен осколком мины. За два с половиной месяца ожесточенных боев танкист принял участие в 28 схватках и уничтожил 52 гитлеровских танка, став самым результативным танкистом в Красной Армии.
19 декабря
В бою близ подмосковной Рузы погиб командир кавалерийского корпуса, генерал-майор Лев Доватор (1903–1941). Прославился рейдами по тылам противника, отличился беспримерной доблестью в тяжелейший период обороны Москвы.
20 декабря
Красная Армия после кровопролитных боев освободила Волоколамск. Во время месячной оккупации города фашисты заживо сожгли 126 пленных солдат, расстреляли и убили 86 мирных граждан, повесили восьмерых комсомольцев из Москвы, разрушили и сожгли семь промышленных предприятий, около ста жилых домов и учреждений.
22 декабря
Прекратились массовые налеты немецких самолетов на Москву. Всего до 22 декабря противник произвел 122 налета на столицу, в которых участвовали около 8 тыс. самолетов, но к городу прорвались только 229.
25 декабря
Завершилась Клинско-Солнечногорская операция. Советские войска разгромили 3-ю и 4-ю танковые группы противника, продвинулись на запад на 90–110 км, ликвидировали угрозу обхода Москвы с севера.
26 декабря
Освобожден Наро-Фоминск.
30 декабря
Освобождена Калуга. За время оккупации и боев в городе были разрушены почти все промышленные предприятия, 495 зданий культурно-бытовых учреждений, 445 жилых домов.
31 декабря
К 31 декабря Красная Армия с начала войны потеряла 2 993 803 человек убитыми и 1 314 291 ранеными (всего 4 308 094). В плен попали, по одним данным, 2 млн человек, по другим – 3,9 млн. Погиб практически весь первый стратегический эшелон – наиболее подготовленные кадровые войска. Кроме того, Красная Армия лишилась более 6 млн единиц стрелкового оружия (67 % того, что имелось на 22 июня 1941 года), 20 тыс. танков и самоходных артиллерийских установок (91 %), 100 тыс. орудий и минометов (90 %), 10 тыс. самолетов (90 %), общие потери боеприпасов составили 24 тыс. вагонов.
Немцы за этот же период потеряли на Восточном фронте 750 тыс. (по другим данным 830 тыс.) убитыми и ранеными.
В Центральную Россию в декабре пришли сильные морозы – температура доходила до –420 °С при сильном ветре. В немецких войсках распространяли «Памятку о больших холодах» со множеством советов: «Нижнюю часть живота особо защищать от холода прокладкой из газетной бумаги между нижней рубашкой и фуфайкой. В каску положить фетр, носовой платок, измятую газетную бумагу или пилотку с подшлемником… Нарукавники можно сделать из старых носков». Немцы мерзли страшно и утеплялись, кто как мог, отбирая у населения вещи.
2 января
Освобожден Малоярославец.
5 января
Завершилась Калужская операция. Войска левого крыла Западного фронта продвинулись на 120–130 км на запад, вышли на рубеж восточнее Лобаново – Плетневка – Зубово – Сухиничи.
Еще до того, как закончилось контрнаступление под Москвой, Сталин уже задумал общее наступление на всех фронтах – от Ладожского озера до Черного моря – и вызвал к себе членов Ставки для обсуждения проекта. Жуков, как командующий Западным фронтом, сказал, что для наступления ему крайне необходимо пополнение личным составом, боевой техникой, в первую очередь танками. Первый заместитель председателя Совнаркома Н. А. Вознесенский поддержал, сказав, что сейчас просто нет материальных возможностей, чтобы обеспечить одновременно наступление всех фронтов. Сталин даже не удостоил их ответом. Он не понимал, что победа под Москвой далась только чрезвычайным напряжением сил и огромными потерями. Фактическое развитие событий показало ошибочность решения Верховного главнокомандующего на переход в январе в наступление всеми фронтами. И если бы 9 армий резерва Ставки ВГК не были разбросаны по всем фронтам, а были бы введены в дело на фронтах Западного направления, центральная группировка гитлеровских войск была бы разгромлена, что, несомненно, повлияло бы на дальнейший ход войны. В итоге в ходе общего наступления зимой 1942 года советские войска истратили все с таким трудом созданные осенью и в начале зимы резервы. А поставленные задачи решить не удалось.
7 января
Завершилось контрнаступление под Москвой. Красная Армия нанесла поражение войскам группы «Центр» и отбросила их на 100–250 км. Это было первое чувствительное поражение третьего рейха и первая, еще неуверенная, победа нашей армии.
По приказу Сталина началось контрнаступление на всех фронтах. В этот день выступили (в рамках Демянской наступательной операции) войска Северо-Западного фронта. Одновременно началась Любанская наступательная операция Волховского и части сил Ленинградского фронтов. Несколько раз войска начинали наступление, но оно захлебывалось из-за недостаточной подготовки войск, нехватки техники и боеприпасов. Изматывающие бои продолжались 4 месяца. Без пользы, без нужды погибли десятки тысяч советских солдат.