Основные боевые действия развернулись северо-западнее Москвы и в районе Тулы. Войска Калининского фронта 16 декабря освободили Калинин, 1 января 1942 года овладели городом Старица и вышли на подступы к Ржеву с севера. Войска правого крыла Западного фронта 20 декабря освободили Волоколамск, вышли на рубеж рек Лама и Руза. Оперативная группа Юго-Западного фронта добилась успеха в районе Ельца. Страницы летописи контрнаступления под Москвой полны примеров величайшего мужества, верности воинскому долгу, бесстрашия советских солдат и офицеров.
Под ударами советских войск немецко-фашистские соединения сначала медленно, а затем всё активнее отодвигались на Запад. Они бросали боевую технику, транспорт, оставшиеся склады с боеприпасами, снаряжением и продовольствием. Вдоль дорог, по которым отступала от Москвы германская армия, появлялось всё больше вражеских могил.
В начале 1942 года контрнаступление советских войск завершилось – враг был отброшен от стен столицы, он нёс тяжёлые потери, 38 его дивизий были разгромлены. За период битвы под Москвой немецкая армия потеряла до полумиллиона человек убитыми и взятыми в плен, 1,3 тыс. танков, 2,5 тыс. орудий и минометов, более 15 тыс. автомашин. Поля Подмосковья были усеяны разбитой и сожженной боевой техникой.
За время контрнаступления советские войска освободили свыше одиннадцати тысяч населенных пунктов. Непосредственная угроза Москве и окружающему её всему промышленному району миновала. Красная Армия перешла в общее наступление, которое продолжалось до апреля 1942 года.