В последних числах января соединения двух армий перешли в наступление, пробив небольшую горловину между городами Белый и Нелидово. Через нее поддерживалась связь с 29-й и 39-й армиями и 11-м кавалерийским корпусом. 16 февраля по указанию генерала Конева в район боевых действий 29-й армии выбрасывается воздушный десант. Получив подкрепление, ее соединения совместно с 39-й армией предприняли попытку пробиться в северном направлении. Решить эту задачу они не смогли. Фронт стабилизировался на рубеже Холм, Велиж, своим центром охватывая с тыла ржевско-вяземскую группировку немецких войск в составе 3-й танковой и 9-й армий. Вместе с тем войска Калининского и левого крыла Северо-Западного фронтов сами находились под угрозой удара войск противника с демянского и ржевского плацдармов в общем направлении на Осташков.
Несмотря на незавершенность Ржевско-Вяземской операции, она сыграла положительную роль. В ходе боев войск Калининского и Западного фронтов был сорван замысел противника дать в течение зимы отдых своим войскам и подготовить их к новым наступательным операциям весной 1942 года. Чтобы спасти армию от катастрофы, немецкое командование вынуждено было с декабря 1941 года по апрель 1942 года дополнительно перегруппировать из Германии и оккупированных стран Европы тридцать девять дивизий, шесть бригад и около восьмисот тысяч человек маршевого пополнения.
Таким образом, зимой 1941/42 года Красная Армия захватила инициативу на главном стратегическом направлении советско-германского фронта. Победа под Москвой знаменовала начало коренного поворота в ходе Великой Отечественной войны. Был развеян миф о непобедимости немецко-фашистской армии.
Зимняя кампания 1941/42 года явилась суровой проверкой военного искусства Красной Армии и ее наступательных возможностей. Уже тогда начало выявляться превосходство советской военной стратегии, оперативного искусства и тактики. Росло полководческое искусство командующих, среди которых достойное место занял генерал Иван Степанович Конев. Незаурядные способности будущего маршала начали раскрываться в ходе руководства им оборонительными сражениями, и особенно во время контрнаступления под Москвой. Были, конечно, и промахи, неудачи, просчеты, но были и первые крупные победы над сильным и опытным врагом.
Руководя боевыми действиями войск Калининского фронта в ходе контрнаступления под Москвой и общего наступления на западном стратегическом направлении, Иван Степанович приобрел опыт организации и проведения фронтовых наступательных операций в сложных условиях обстановки: при отсутствии общего превосходства над противником, на окружение, с прорывом глубоко эшелонированной траншейной обороны врага. В этих операциях вырабатывался стиль крупного военачальника, выражающийся в стремлении к смелому массированию сил и средств на направлениях главных ударов, тщательной организации огневого поражения противника, осуществлению перегруппировок войск на те направления, где обозначался наибольший успех, широкому применению подвижных войск в оперативной глубине обороны противника. Свидетельством высокой оценки искусства И. С. Конева в планировании и проведении фронтовых операций стало его награждение учрежденным в июле 1942 года орденом Кутузова I степени.
Летом 1942 года основные события развернулись на юге страны. Враг рвался на Кавказ и к Сталинграду. Правительство прилагало максимальные усилия, чтобы остановить и разгромить его на этих важнейших стратегических направлениях. Весьма ответственные задачи возлагались и на войска, действовавшие на западном направлении. Еще в июне Ставка ВГК отдала указания командующим войсками Калининского фронта генералу И. С. Коневу и Западным фронтом генералу Г. К. Жукову о возобновлении наступления на ржевско-сычевском направлении с целью активными действиями сковать группу армий «Центр», лишить возможности перегруппировать ее соединения на юг, вынудить немецкое командование направить часть стратегических резервов на этот участок советско-германского фронта.