Соседом 16-й армии справа была 30-я армия генерала В. А. Хоменко. Ее войска под давлением противника отходили севернее водохранилища. К началу боев связь с ней не была установлена. Слева, юго-восточнее Болычево, соседом была 5-я армия, которой вначале командовал генерал-майор Д. Д. Лелюшенко, а затем генерал-майор артиллерии Л. А. Говоров. С этой армией связь поддерживалась регулярно.

Исходя из оценки местности, Рокоссовский считал, что, вероятнее всего, свой главный удар противник обрушит на левый фланг 316-й стрелковой дивизии. Поэтому были приняты меры по организации обороны на этом направлении, в первую очередь противотанковой. Все оборонительные работы велись в условиях продолжавшегося наступления противника. 15 октября на наро-фоминском направлении он овладел Боровском и создал реальную угрозу прорыва к Москве по Киевскому шоссе.

В полосе 16-й армии события развивались следующим образом. Утром 16 октября противник силами двух танковых и двух моторизованных дивизий нанес удар на левом фланге армии – как раз там, где Рокоссовский и предполагал. Однако части 316-й стрелковой дивизии, передний край которых проходил в 12–15 км от Волоколамского шоссе, стойко удерживали свои позиции. В то же время в полосе 30-й армии соединения 3-й танковой группы 17 октября сумели овладеть Калинином, оттеснить ее правофланговые части и начать продвижение на восток вдоль северного берега Московского водохранилища. В результате была создана угроза правому флангу 16-й армии. К исходу дня 19 октября противнику ценой больших потерь в живой силе и технике удалось незначительно потеснить части 316-й стрелковой дивизии.

Командующий Западным фронтом генерал армии Г. К. Жуков, реально оценивая сложившуюся обстановку, 19 октября представил И. В. Сталину план отхода войск с Можайского оборонительного рубежа. Сталин этот план утвердил, но отвод войск допускал только с особого разрешения Ставки ВГК.

А что же происходило в полосе наступления 2-й танковой армии генерала Гудериана? 22 октября части 24-го танкового корпуса предприняли наступление из района Мценска, но потерпели неудачу из-за недостаточного взаимодействия между танками и артиллерией. В тот же день части 20-го армейского корпуса 4-й армии ворвались в Наро-Фоминск и, просачиваясь через лесные массивы, перерезали подходы к нему. На следующий день 3-я Берлинская танковая дивизия генерала Моделя возобновила наступление северо-западнее Мценска. Она нанесла поражение противнику и 24 октября заняла населенный пункт Чернь. 25 октября главные силы 4-й армии практически без боя овладели Рузой. В дальнейшем противник стал встречать все более упорное сопротивление. Несмотря на все усилия, ему удалось к 26 октября лишь вытеснить советские войска с Можайского укрепрайона, но развить успех в сторону Москвы вдоль Минского шоссе противник не сумел.

25 октября 2-я танковая армия получила задачу нанести удар на Тулу. Но Моделю не довелось принять участие в этой операции. 26 октября он был произведен в генералы танковых войск и назначен командиром 41-го моторизованного (в ряде источников именуется танковым) корпуса, который входил в состав 3-й танковой группы.

Генерал-фельдмаршал фон Бок, убедившись, что с запада к Москве прорваться не удается, решил перенести направление главного удара с запада на северо-запад. 4-я танковая группа должна была перегруппировать свои соединения на 65 км к северу по дороге Дорохово – Руза – Новопетровское, а затем выйти на шоссе Волоколамск – Москва.