Заметную роль его армия сыграла и в обороне Москвы. Она достаточно активно участвовала в Можайско-Малоярославецкой и Клинско-Солнечногорской оборонительных операциях.

В ходе октябрьского наступления противника войска 16-й армии, прикрывая подступы к столице на Волоколамском направлении, проявили исключительное упорство.

Против армии противник бросил четыре дивизии (200 танков), а у него на каждый стрелковый батальон и кавалерийский полк приходилось не менее 5 км фронта обороны. Плотность же артиллерии на 1 км не превышала двух орудий. Тем не менее Рокоссовскому удалось противопоставить массированным ударам противника при поддержке авиации хорошо организованную оборону, в которой огромную роль сыграли противотанковые опорные пункты и районы. 27 октября 16-я армия остановила немцев восточнее Волоколамска благодаря четкому управлению, умелым маневрам силами и своевременным вводом резервов.

В ходе нового наступления противника (15 ноября 1941 г.) на Волоколамско-Истринском направлении против его армии, занимавшей фронт обороны в 70 км, перешла в наступление 4-я танковая группа (не менее 400 танков) при массированной поддержке авиации. Но уже 5 декабря она была остановлена приблизительно в20 км от главного рубежа Московской зоны обороны, умело организованной обороной, которая отличалась стойкостью и высоким моральным духом войск Константина Константиновича.

Армия Рокоссовского первой перешла в контрнаступление под Москвой. «Глубокий снежный покров и сильные морозы, — писал он в своих мемуарах, — затрудняли нам применение маневра в сторону от дорог с целью отрезать пути отхода противнику. Так что немецким генералам, пожалуй, следует благодарить суровую зиму, которая способствовала их отходу от Москвы с меньшими потерями, а не ссылаться на то, что русская зима стала причиной их поражения».

Феликсу Чуеву рассказывали, что после победа под Сталинградом, одним из первых Рокоссовскому прислал поздравление начальник тюрьмы («Кресты»), где он сидел с 17 августа 1937 г. по 22 марта 1940 г. «Рад стараться, гражданин начальник!» — ответил ему Рокоссовский.

А вот, что рассказывал Ф. Чуеву маршал авиации А.Е. Голованов: «Когда мы прибыли из Сталинграда, нас принял Сталин, это после завершения операции “Кольцо”, всех поздравил, пожал руку каждому из командующих, а Рокоссовского обнял и сказал: “Спасибо, Константин Константинович!” Я не слышал, чтобы Верховный называл кого-то по имени и отчеству, кроме Б.М. Шапошникова, однако после Сталинградской битвы Рокоссовский был вторым человеком, которого И.В. Сталин стал называть по имени и отчеству. Это все сразу заметили. И ни у кого тогда не было сомнения, кто самый главный герой — полководец Сталинграда...»

К слову, командующий войсками Донского фронта генерал Рокоссовский, осуществляя операцию по ликвидации окруженной группировки противника под кодовым наименованием «Кольцо» (10 января — 2 февраля 1943 г.), сумел рассечь вражескую группировку на две части. Уже 31 января была разгромлена южная группировка войск 6-й армии Ф. Паулюса, а 2 февраля капитулировала северная.

Не имея общего превосходства над противником и уступая ему в личном составе и количестве танков в 1,2 раза, Рокоссовский сумел на направлении главного удара, нацеленного на рассечение окруженной группировки, создать превосходство над противником в пехоте — в 3 раза, в танках — в 1,2 раза, в артиллерии — в 15 раз, сосредоточив на направлении главного удара 33% стрелковых дивизий, 50% артиллерии, 57% гвардейских минометов и 75% танковых полков. Это имело решающее значение в быстром разгроме врага.