苏德战争开始后，希特勒就将夺取乌克兰和列宁格勒作为他的首要目标，他坚持认为列宁格勒和乌克兰比莫斯科具有更大的重要性。所以当中央集团军群攻占斯莫棱斯克，扣开了通往莫斯科的大门时，他却暂时放弃了对莫斯科的进攻，分散中央集团军群的兵力去支援对乌克兰和列宁格勒的作战。而当基辅会战展开后，希特勒又突然改变了他的战略，决定等基辅会战胜利结束后，将作战重点回到莫斯科轴线上，而只对列宁格勒实施围困。
1941年9月6日，希特勒发布了第35号训令，代号“台风”行动，确定10月2日发起莫斯科会战。训令规定，莫斯科攻势由包克元帅的中央集团军群实施，同时还从南方集团军群和北方集团军群抽调了大批兵力。至9月底，中央集团军群已集中了74个师（其中包括14个装甲师、8个摩托化师），180余万人、1700辆坦克、14000门大炮和迫击炮，1390架飞机。中路是由克鲁格元帅指挥的第4集团军和赫普纳指挥的第4装甲兵团，其任务是先从斯莫棱斯克南面向莫斯科以西的维亚兹马包围，再由此向莫斯科挺进；北路是斯陶斯指挥的第9集团军和霍特指挥的第3装甲兵团，其任务是先从斯莫棱斯克北面向维亚兹马包围，再向东北，从北面包围莫斯科；南路是魏克斯指挥的第2集团军和古德里安指挥的第2装甲集团军，其任务是对布良斯克的苏军发起钳形合围并予以聚歼后，由南面包抄莫斯科。
担任莫斯科防御任务的苏军共三个方面军，最初约80万人、770辆坦克、9150门大炮和迫击炮、545架飞机。西方方面军部署在维亚兹马以西60英里处，其任务是阻止德军沿主要方向突入莫斯科；大本营的预备方面军，与西方方面军成纵深梯次配置，其任务是阻击突破西方方面军的德军；叶廖缅科指挥的布良斯克方面军，其任务是阻止德军对布良斯克的突破。苏军的企图是：阻止德军进攻，歼灭和消耗德军，争取时间集中预备队，为反攻创造条件。