十月七日時，充滿自信的希特勒甚至還專門簽署了不準中央集團軍羣費多爾#183;馮#183;博克元帥接受蘇聯人投降的命令。同時希特勒對軍中的人事進行了調整。十月八日，格奧爾格#183;漢斯#183;萊因哈特上將取代赫爾曼#183;霍特大將成爲第3裝甲集羣的司令，而他所留下的空缺第41摩托化步兵軍軍長的職務，則在十月二十一日被莫德爾將軍頂替。莫德爾是憑着基輔會戰中的出色表現亟攻陷奧廖爾等赫赫戰功而獲得了元首的青睞，希特勒同時還擢升莫德爾的軍銜爲裝甲兵上將。第41摩托化步兵軍就是“巴巴羅莎”行動開戰初期曾摧毀了蘇聯第3機械軍爲德國中央集團軍羣打開勝利之門，卻又很屈辱地被一輛俄製kv－2坦克阻擋了四十八小時的那支傳奇部隊。
十月二十二日，莫德爾將軍正式卸任了第3裝甲師師長，由赫爾曼#183;布芮茨hermannbreith少將接替。但第3裝甲師最前線將士還沒有這麼快知道老師長的離任，在他們的心中莫德爾仍然和他們一起在戰鬥。二十四日，在大德意志步兵團的配合下第3裝甲師沿着廖奧爾至姆岑斯克的公路前進，蘇聯守軍進行了頑強地防守，經過一番激戰，最後俄軍終於不支退卻了。第3裝甲師搭載着大德意志步兵團的步兵向查切姆挺進，圖拉就是他們下一個目標。大德意志步兵團的考勒夫少尉側面回憶了那次戰鬥見士兵的榮耀大德意志步兵團戰史p137頁：“搭坦克的順風車走了五公里多，我們趕到了一些突擊部隊剛打開的一個突破口敵我雙方隨即開始小規模的交火，了結了這裡的麻煩，我們馬上趕回去和主力會合，並繼續向查切姆方向推進，聽說第3裝甲師的兄弟已經在小鎮上和俄國人幹了起來，實在太可惜了，沒等我們趕到那裡，查切姆的戰鬥已經結束了。”
莫斯科城彷彿可唾手而得，已沒有什麼可以阻擋德軍的挺進。然而天有不測風雲，俄國的雨季來臨了，菲菲的秋雨還只是嚴寒和冰雪的前奏而已。一夜之間，俄羅斯的田野就變得泥濘不堪，德軍的坦克再也無法自如地行動，“俄國的道路難以用筆墨來形容”，德國軍情諜報局卡納里斯在前線視察的助手是這樣來形容的，冰冷的秋雨在不緊不慢地下着，五十萬輛德國軍車中有十五萬輛在泥沼裡報廢了。坦克好不容易衝上了通往莫斯科的大路，但是公路上的情形卻同樣十分地糟糕，由於長時間的炮擊和俯衝轟炸，路面全是星羅棋佈的彈坑。坑內灌滿了泥漿和冰水，坦克根本無法前進；而後面的炮車和運輸車也全都陷在田野裡更深的泥潭中，絲毫也動彈不得。越來越壞的天氣讓“颱風”行動停滯不前了，德中央集團軍羣的戰線蜿蜒一千多公里，只得全線停止進攻等待着大地的冰凍，上帝似乎站在了俄國人的一邊。
一九四一年的第一場冬雪從十月六日就開始下起，身着夏裝的德國士兵一邊哆嗦着一邊抓着蝨子。積雪融化後產生的泥漿使德國機械化部隊的前進變得異常地艱難。每一個德軍都懂得莫斯科已經近在咫尺，只要把這個目標拿下來，戰爭就結束了的道理，莫德爾親臨前線督促部隊繼續進攻。身邊的人提醒他部隊只剩下四十輛坦克了，莫德爾大聲地回答着，“沒什麼好擔心的，在基輔作戰時我只有十輛坦克。”
“俄羅斯雖大，但已無處可退卻，因爲後面就是莫斯科。”莫斯科人民積極響應黨的號召，同仇敵愾，誓與德寇決一死戰。在斯大林的嚴令之下紅軍的抵抗越來越頑強和瘋狂，而且一位俄國軍事天才朱可夫成爲了的新任莫斯科保衛戰的指揮官。西伯利亞的新銳軍隊和大量武器源源不斷地開來，包括根據蘇聯特殊地形設計的寬履帶的kv1，kv2型等重型坦克。
kv和t34坦克猛烈地衝擊着德軍的防線，旋轉的炮塔噴吐着復仇的怒火德國士兵拼命地發射着反坦克炮彈，但是這些炮彈只能在對方坦克的甲板上撞出一道火花，隨後便被彈開很遠，毫無作用。德軍遭到了本可以避免的重大傷亡。十一月三日，第一次寒潮襲來，氣溫陡降到零度以下。雖然俄國人的戰略戰術還非常地低劣、笨拙，以及缺乏籌劃，但是那種“永不投降”的意志十一月七日，紅軍舉行了紅場閱兵終將拖垮了不可一世的納粹德軍。
十一月十三日，爲了儘快攻佔莫斯科，德國陸軍參總長弗朗茨#183;哈爾德親自來到前線督戰。費多爾#183;馮#183;博克元帥制訂了“最後一擊”的作戰計劃：德軍兵分三路，中路克盧格的第4集團軍，赫普納的第4裝甲集羣正面突向莫斯科；南路古德里安第2裝甲集團軍進攻圖拉；莫德爾將軍所在的北路由施特勞斯的第9集團軍、萊因哈特的第3裝甲集羣等兵力組成，北路是德軍的主攻方向，歸博克元帥親自指揮，目標是殲滅伏爾加河水庫附近的蘇軍的第30、第16集團軍，佔領莫斯科東北方向的交通樞紐克林，從北面迂迴莫斯科。
十一月十五日，莫德爾指揮的第41摩托化步兵軍的三個師作爲萊因哈德將軍第3裝甲集羣的主力進攻了蘇聯的第30集團軍。由於這一地區的紅軍預備隊已投入到對沃洛科拉姆斯克的反攻中去了，強大的德軍三個裝甲師，三個摩托化師，三個步兵師，三百多輛坦克和九百多門火炮等迅速地擊潰了力量相對薄弱兩個師又一個旅，五十六輛坦克，兩百多門火炮的柳列申科領導的俄軍，此處數據參考了朱世巍東線：莫斯科保衛戰，據說朱先生是國內知名的“親蘇派”。“蘇聯英雄”第316師師長潘菲洛夫將軍也英勇地犧牲了。
十一月十九日起，第41軍一部配合第3裝甲集羣的坦克羣向索爾漢奇諾戈爾斯克發起了進攻，第二天即突破了俄第30集團軍的防線，俄國名將柳列申科差一點就被擊斃了。德軍從西南、東北兩個方向迂迴克林。斯大林向克林前線增調了大量的援軍第20集團軍、第1突擊集團軍，不過技術兵器嚴重地不足，俄國第17騎兵師的中亞騎兵們只能揮舞着馬刀英勇無畏地來與德國坦克抗衡的儘管俄軍在羅科索夫斯基的指揮下進行了頑強地抵抗，但十一月二十三日，德國第7裝甲師第25團的坦克營攻陷了莫斯科北部的門戶克林。守城的蘇軍和市民遭到了慘重的傷亡，據亞歷山大#183;米哈伊洛維奇#183;華西列夫斯基元帥後來回憶，激戰中俄軍有一個團的兵力全部陣亡了包含最後三名自殺的重傷員。十一月二十五日，俄軍放棄了索爾漢奇諾戈爾斯克城。博克元帥的親自督促着第7裝甲師的魯克戰鬥羣搶佔了伏爾加河上的大橋，然後越過了冰封的運河，奪佔了爲莫斯科供電的大型電站。第41摩托化軍第6裝甲師已經前進到距莫斯科只有三十公里的亞赫羅馬。
十一月二十七日，一場突如其來的凜冽寒風，在二個小時內讓莫斯科的氣溫陡降到零下四十度。長達一千多公里的運輸線經常遭到游擊隊的襲擊，糟糕的後勤保障讓數以千計的德國部隊飽償着譏餓和寒冷的折磨。後方根本就沒有可能往前線運輸棉衣，數以千計德軍身無禦寒之衣，沒有領到僞裝用的罩衣和冬裝，有許多人連內衣和結實一點的靴子都沒有。情況最好的是在原來的夏裝外面加了一件呢制大衣，但是大衣並非是人人都有。爲了得到一件過冬的大衣，德國軍隊開始對蘇聯平民進行大規模地屠殺，血洗蘇聯的村鎮於是成千上萬的士兵被凍傷，感染上了各種疾病，甚至被凍殘廢了。由於食用冰冷的食物，有些人餐後嘔吐，有些人得了胃病，有些人得了斑疹傷寒。士兵們至少要有兩人以上結伴而行，這樣可以觀察對方是否出現了凍傷的徵候。傷員一倒下去就會死亡，這並不是由於傷勢過重，而是由於失血引起了休克和凍傷。
可怕的嚴寒凍壞的不僅僅是士兵的身體，還使機器停止運轉，武器失靈。嚴寒使德國人的武器裝備故障、損耗及燃料浪費大幅度地增加，沒有防寒罩車輛的發動機就會在行駛過程中被凍壞；火炮助退輔進器裡的液體都凝固了；光學瞄準儀和望遠鏡的鏡片模模糊糊失去了作用；履帶式車輛沒有防滑劑就會在冰上打滑；各種車輛、武器因無防凍設備而無法使用，惟一好用的只剩下迫擊炮。與之相反，蘇軍則完全是另一副樣子，紅軍戰士頭戴皮質棉帽，身着棉裝又配大衣，足蹬高幫軍靴，武器全部有冬季特製的潤滑油保護，而且蘇軍新配備着當時德軍坦克根本無法匹敵的t34和t35坦克直到德軍調來88毫米速射高射炮才緩解了t34的危機。蘇聯的嚴寒與泥濘；疲憊與傷病；以及源源不斷、沒有窮盡地重組的和從西伯利亞調來的蘇軍師團
希特勒的閃電戰最終在一九四一年蘇聯的冬天裡陷入了泥沼。及至零下52度時，德軍已經完全不能作戰，堅硬如鐵的冰封地面又根本無法構築工事，只能眼睜睜地看着蘇軍衝向自己的陣地。
在蘇聯的冰天雪地裡，面對着紅軍瘋狂而頑強抵抗，莫德爾的第41摩托化軍同樣蒙受着巨大的損失，他們筋疲力盡，傷亡越來越大，補結日益減少，燃料彈藥的運輸中斷。十二月一日，莫德爾部第41軍所轄的第1裝甲師已經推進到距離莫斯科二十多公里的地方，用望遠鏡能看到城市的輪廓，其先頭部隊在夜間已經看得見俄軍防衛克林姆林宮高射炮部隊發出的炮火。
誠然，莫德爾將軍的部隊並不是最接近莫斯科的德國軍隊，十二月三日，中路進攻的第4集團軍第20軍第258步兵師第258偵察營在付出重大代價以後攻佔了莫斯科郊外的紅波利亞納鎮。中央集團軍羣司令陸軍元帥博克隨即趕到該地，他在塔樓頂部用望遠鏡觀看到了克里姆林宮尖頂的紅星。這是博克元帥本人乃至德國軍隊第一次也是最後一次看到莫斯科。
十二月四日，蘇德雙方在距莫斯科大約二十七公里的紅波利亞納地區展開激戰，慘烈的戰鬥持續了一整天，紅波利亞納鎮現改名爲希姆基鎮成爲雙方爭奪的焦點，鎮內是血腥的巷戰，鎮外則展開坦克戰，幾易其手。廝殺直到天黑，德軍終於被逐出，一口氣撤退了六公里，俄國第16集團軍攻佔了該鎮。第二天即十二月五日被稱爲整個莫斯科戰役中“最關鍵性的一天”或“最黑暗的一天”，大雪鋪天蓋地，整個戰區一片銀白，德軍在環莫斯科周圍的三百二十公里的半圓形陣地上全線受挫。莫德爾得到了中央集團軍羣司令博克元帥的命令：與俄軍拖離接觸，撤退到伊斯特拉至克林以東的防線。十二月五日開始的紅軍強大的反攻擊潰了已經非常虛弱的德軍，三百五十架保養良好俄國戰機對德軍的機場發起了突襲，長期處於作戰狀態的德國飛機得不到養護，在惡劣的天氣中根本無法起飛，只好任憑着俄國人的蹂躪。據蘇聯方面統計，他們共擊毀了一千四百架敵機，絕大部分是地面目標。
十二月六日，七個集團軍兩個騎兵軍合計一百個師的紅軍從一千公里的戰線上全線出擊。在莫德爾所在的戰區，由七百架飛機掩護的俄國西方面軍第29、第31集團軍渡過伏爾加河，嚴重威脅到整個加裡寧地區德國第9集團軍的交通線；列柳申科指揮俄國第30集團軍擊潰了德軍在德米特羅夫西北的抵抗，佔領了羅加切沃、亞摩加，衝向克林地區，威脅到了德國第3、第4坦克集羣的後方。十二月十日，俄軍切斷了經由克林的公路，將德第3裝甲集羣的逃生路線掐斷。當時的該集團軍戰爭日記是這樣描述德軍悽慘境地的，“紀律渙散，越來越多的士兵徒步向西行進，手裡沒有武器，而是用繩子牽着一頭小牛或拉着裝着土豆的雪橇，公路時常遭到飛機轟炸沒有結養，天寒地凍，他們奮力撤退”
莫德爾的第41摩托化軍爲了避免被合圍，被迫放棄亞赫羅馬後撤，但是俄國的第1突擊集團軍在後面緊追不捨。時值沖天的大雪，雪深路滑，速度根本快不起來，因此德軍每次只能撤退幾公里，不得不丟棄掉那些貴重的物質裝備。許多落單或陷入敵後的德軍官兵拼死地頑抗着，當時流傳着一名士兵爲了掩護同伴用步槍的槍托硬是敲碎了八十名俄國兵腦袋的故事，據說這名瘋狂而勇敢的士兵用壞了多枝步槍，還俘虜了五名俄軍。第41摩托化軍好不容易纔退守到索爾漢奇諾戈爾斯克構築工事。但天寒地凍，鐵鍬毫無用處，莫德爾命令工兵用炸藥開掘工事。依kao樣一條由彈坑連接而成的防線抵禦着俄軍的進攻。莫德爾組織起預備隊進行反擊，多次擊退俄國第30集團軍等部隊的追擊。
但俄軍的意圖非常地明顯是要將德軍圍殲在克林地區。形勢越來越嚴峻，左翼的第3坦克集羣放棄了維索科夫斯克後撤，接着右翼的第5步兵軍也放棄了皮亞特尼察。十二月十二日，爲了避免被合圍，莫德爾不得不指揮部隊放棄了索爾漢奇諾戈爾斯克再次後撤，他們一直後退到洛託希諾才穩住了陣腳。整個德國中央集團軍羣精疲力盡，丟盔棄甲，十天之內全線潰敗後撤了一百英里。莫斯科戰役的失敗，使德軍“不可戰勝”的神話破滅了。一大批的德軍將領被作爲失敗的替罪羊而解職，其中就有陸軍司令布勞希奇元帥、中央集團軍羣司令博克元帥、北方集團軍羣司令李勃元帥等人，一個曾在海牙空降戰中獲得過騎士勳章叫斯波納克的將軍因爲在克里米亞半島的作戰中擅自撤出一個師而被判出了死刑。
十二月十九日，德國中央集團軍羣的司令換成了古恩特#183;漢斯#183;京特爾#183;馮#183;克盧格元帥，一個同莫德爾一樣從參謀部裡走出來的元帥。克盧格出生於普魯士波茲南的軍人世家，被稱爲“聰明的漢斯”。跟莫德爾一樣，他也參加過一戰中的凡爾登戰役並光榮負傷，一戰後在總參謀部訓練局供職，然後官運亨通，由少校一路飆升到炮兵上將，五十六歲時因受弗裡契事件的牽連而一度被迫提前退役。一九三八年十月，克盧格被重新啓用之後，懷着對希特勒的赤膽忠心，參加了閃擊波蘭、入侵法國，成爲納粹對外侵略戰爭中的急先鋒。克盧格學的是炮兵專業，擅長於步兵指揮，敢於堅持自己的主張，是一個勇於負責任的元帥，能力是勿庸置疑的，不過戰術方面有些保守，落後，對於現代化裝甲戰爭的認識略顯不足。克盧格上任後即全力執行着希特勒的命令，主張原地固守。古德里安大將則認爲，軍隊必須撤退，撤到能安全過冬的有利地形堅守。這時候莫德爾的第41軍只剩下一千八百二十一人尚可投入戰鬥，整個第3裝甲集羣僅剩下了六十三門輕型榴彈炮和二十一門重型榴彈炮。克盧格與古德里安在撤退還是堅守方面的矛盾變得難以調解。十二月二十六日，古德里安將軍被解除了職務。中央集團軍羣共六十三個師又三個旅仍將竭力地堅守在斯摩陵斯克以東的地區，以便伺機再次進攻莫斯科。
當新年開始的時候，戰場上的局勢繼續朝着不利於德軍的方向惡化，利用嚴冬及源源不斷的補充，蘇聯逐漸取得了戰場上的主動權。一月中旬，莫斯科戰役後德軍的人事調整則繼續朝着有利於莫德爾的方向發展，第9集團軍司令阿道夫#183;施特勞斯大將因病辭職，莫德爾將軍憑藉着前段時期的優異表現打動了希特勒，在軍長的位置上還沒坐熱，就升任爲第9集團軍司令。
因爲在中央集團軍羣裡還有十幾位將軍的資歷比莫德爾要深，有的已經當了n多年的軍長也沒有被提拔，而莫德爾僅僅當了不到三個月的軍長就再次升遷爲集團軍司令，顯然不符合軍中的晉升規矩。路德維希#183;屈布勒山地兵上將註解四是原南方集團軍羣第49山地步兵軍軍長，被稱爲二戰德軍“山地兵之父”，因爲在烏曼戰役中出色表現而被提拔爲第4集團軍司令。屈布勒感覺到莫德爾將軍並不勝任其職，性情耿直的他跑去找希特勒作了彙報。結果在一月二十日，路德維希#183;屈布勒將軍被免除了職務，調往法國擔任第7軍區司令。第4集團軍司令的職務由第43軍軍長戈特哈德#183;海因裡希將軍接替。希特勒對於莫德爾的器重暨信任由此可見一斑了。
註解四：路德維希#183;屈布勒山地兵上將
1889年9月2日出生於德國拜仁的溫特迪爾，參加過第一次世界大戰西線的戰鬥，在戰鬥中被手榴彈嚴重炸傷了左臉和下顎，左臉上留有一道可怕的傷疤。他在一戰中獲得了一級，二級鐵十字勳章和黑色戰傷勳章。1935年10月起，屈布勒擔任德國國防軍第一個山地步兵團的首任團長，隨着山地部隊的不斷壯大，他還先後擔任第1山地旅旅長，第1山地師師長，第49軍山地軍軍長等職務，曾率部參與了吞併奧地利、波蘭、法國、巴爾幹等戰役或行動。
屈布勒在莫德爾越級晉升的問題上仗義直言開罪了希特勒而失寵，然後被輾轉派往巴爾幹組建新的安全部隊。1947年，屈布勒被南斯拉夫政府處死。1964年11月，西德陸軍以他的名字命名了一座兵營以資紀念。