Принятые меры дали свои результаты. Противник был остановлен на восточных окраинах города. Здесь заняли оборону отряды народного ополчения, части и соединения 30-й и 31-й армий. Вскоре с Валдая подошла 8-я танковая бригада под командованием полковника П. А. Ротмистрова. Проделав за сутки труднейший марш, она с ходу вступила во встречный бой с авангардами противника у Горбатого моста, вынудив их отойти за Волгу. «В районе Калинина русские, подтянув резервы, непрерывно атакуют немецкие передовые отряды», — появилась в те дни запись в журнале боевых действий группы армий «Центр». Так в сжатые сроки создавалась группировка советских войск на направлении, где планом «Тайфун» предусматривался удар противника на Бежецк и Бологое.
Утром 17 октября в деревню Змиево, где находился командный пункт генерала Конева, пришла телеграмма. «…Ставка решила, — говорилось в ней, — образовать Калининский фронт в составе 30, 31, 29 и 22-й армий, а также отдельных дивизий, действовавших на этом направлении. Командующим фронтом назначен генерал-полковник Конев. Желаем успеха. Сталин. Шапошников». Формирование штаба фронта, который возглавил генерал-майор И. И. Иванов, осуществлялось на базе управления 10-й резервной армии. Членом Военного совета был назначен опытный партийный работник корпусной комиссар Д. С. Леонов. На войска вновь созданного фронта возлагалась задача отразить попытки противника обойти Москву с севера. Сделать это было нелегко. Танков было очень мало, собственной авиации фронт не получил. Не имел он пока и тыловых органов. Противник превосходил его войска по личному составу почти в 2 раза, по танкам — в 3,5 раза, по артиллерии — в 3,3 раза. Врагу удалось вытеснить советские войска из Калинина.
В этих условиях командующий фронтом решил сосредоточить основные усилия на удержании района северо-западнее Калинина, не допустив дальнейшего продвижения противника на Торжок. Основным способом выполнения этой задачи избирается нанесение фланговых ударов. Уже 18 октября часть сил 29-й армии во взаимодействии со 133-й стрелковой дивизией, составлявшей резерв фронта, нанесла контрудар по 41-му моторизованному корпусу противника, стремившемуся прорваться из района Калинина на Торжок в тыл объединениям Северо-Западного фронта, и отбросила его в исходное положение. 8-я танковая бригада, укомплектованная в основном рабочими-добровольцами Ленинградского завода имени Кирова, уничтожила в этих боях более тридцати танков и бронемашин противника и до батальона его пехоты. 21-я танковая бригада, совершив рейд по тылам противника, уничтожила 38 танков, около 70 орудий и минометов, 170 автомашин, более 500 вражеских солдат и офицеров. Войска Калининского фронта закрепились на рубеже рек Большая Коша, Тьма, северных и восточных окраинах Калинина, Волжском водохранилище.
В ноябре группа армий «Центр» возобновила наступление на Москву. После мощной артиллерийской и авиационной подготовки 3-я танковая группа нанесла удар по соединениям 30-й армии. В тот же день, 15 ноября, Конев выехал на ее командный пункт. Упорное сопротивление противнику оказали соединения армии, оборонявшиеся южнее Волжского водохранилища. Попытка противника обойти Москву с севера была сорвана. Он был остановлен и на юге от Москвы. План окружения и захвата столицы потерпел полный крах.
В начале декабря Ставка ВГК закончила последние приготовления к переходу советских войск в контрнаступление. К нему привлекались войска Калининского, Западного и правого крыла Юго-Западного фронтов. Ближайшая цель операции заключалась в том, чтобы одновременными ударами армий Западного фронта во взаимодействии с левым крылом Калининского и правым крылом Юго-Западного фронтов разгромить ударные группировки противника, действовавшие севернее и южнее Москвы. В ходе развернувшегося контрнаступления Ставка определила его дальнейшую цель: нанести поражение всей группе армий «Центр».
К началу контрнаступления под Москвой войска Калининского фронта вели боевые действия на рубеже Осташков, Селижарово, южнее Торжка и под Калинином.
Принимая решение на переход в контрнаступление, генерал Конев учитывал ряд факторов. Во-первых, охватывающее положение войск фронта по отношению к противнику, вышедшему севернее Москвы. Во-вторых, отсутствие общего превосходства над противником в силах и средствах, в первую очередь по танкам и артиллерии. В-третьих, сосредоточение командованием 9-й немецко-фашистской армии основных усилий в районе Калинина. Оценивая обстановку, командующий фронтом в основу замысла положил идею массирования сил и средств на флангах калининской группировки, чтобы нанести глубокие удары в тыл 3-й танковой группы противника. Это соответствовало требованию Ставки.