5 декабря Калининский фронт под командованием генерала Конева атаковал внешний край северного выступа немецких войск. Залпы гвардейских реактивных минометов – знаменитых «катюш», прозванных немецкими солдатами сталинскими орга́нами, стали зловещими вестниками грядущего разгрома германских войск. Утром следующего дня Жуков бросил на внутренний край выступа 1-ю ударную армию, 16-ю армию Рокоссовского и еще две армии. Южнее Москвы фланги Гудериана также были атакованы с разных направлений. Через три дня его растянутые линии коммуникаций оказались под угрозой. В центре непрерывные атаки советских войск не позволили фельдмаршалу фон Клюге перебросить соединения своей 4-й армии на помощь флангам.
Впервые с начала войны Красная армия получила преимущество в воздухе. Авиационные полки, базирующиеся на аэродромах за Москвой, оберегали свои самолеты от морозов, в то время как машинам ослабленного люфтваффе, взлетающим с подготовленных наспех полевых взлетно-посадочных полос, приходилось отогревать каждый истребитель и штурмовик, разводя под двигателями костры. Безусловно, русские испытывали злорадное удовлетворение – колесо фортуны резко повернулось. Они понимали, что для полуобмороженных немецких солдат отступление по заснеженным полям станет жестоким испытанием.
Обычное, классическое, контрнаступление пехоты было дополнено рейдами по немецким тылам. Все это вызывало панику и приводило к хаосу. Партизанские отряды, организованные офицерами НКВД, заброшенными во вражеский тыл, наносили удары из замерзших болот и густых лесов. Сибирские батальоны 1-й ударной армии, специально подготовленные к ведению боевых действий в условиях зимы, внезапно появлялись из вьюги. Предупредить немцев мог только скрип лыж по насту. Кавалерийские дивизии Красной армии на маленьких, но выносливых лошадях также совершали глубокие рейды в тыл. Эскадроны и целые полки оказывались чуть ли не в 35 километрах за линией фронта и со страшными криками рубили саблями артиллерийские расчеты и солдат тыловых служб.
Очень скоро стало ясно, что советское командование намерено окружить противника. Чтобы избежать этого, части фон Бока вынуждены были стремительно отходить назад. За 10 дней они отступили на 150 километров. Москва была спасена. Немецкие войска, не подготовленные к войне зимой и не имевшие для этого никакого снаряжения, теперь обрекались на страдания в чистом поле.
В мире тем временем происходили и другие важные события. 7 декабря, на следующий день после начала общего контрнаступления под Москвой, японцы нанесли внезапный удар по Пёрл-Харбору. Четыре дня спустя Гитлер сообщил депутатам рейхстага, собравшимся в здании Берлинской оперы, о том, что Германия объявила войну Соединенным Штатам Америки.
Сталин торжествовал. Ко второй неделе декабря он решил, что немецкие войска находятся на грани полного краха. Донесения об отступлении по всему центральному участку фронта вместе с фотографиями брошенных орудий, лошадиных остовов, занесенных снегом трупов замерзших немецких пехотинцев действительно наводили на мысли о повторении 1812 года. К тому же в немецких тылах царила паника. Машины и техника вспомогательных подразделений в суровых погодных условиях то и дело выходили из строя, а сами они подвергались внезапным атакам, хотя и находились далеко от передовой. В сердцах немцев поселился постоянный страх перед этой варварской страной. Они все больше и больше тосковали о доме.
Одержимый стремлением максимально развить успех, Сталин повторил ошибку Гитлера. Советский вождь решил, что его воля безгранична, и полностью забыл о реалиях: недостаточном количестве боеприпасов, плохом транспортном сообщении и измотанности войск. Он смотрел на огромную оперативную карту, висящую на стене в ставке, предвкушал победу и требовал продолжать наступление на войска группы армии «Центр». 5 января 1942 года Сталин изложил свой план общего наступления на совместном заседании ставки и Государственного Комитета Обороны. Он хотел провести крупную наступательную операцию на севере, чтобы прорвать блокаду Ленинграда, и также на юге – надо вернуть потерянные территории на Украине и в Крыму. Этот замысел с энтузиазмом поддержал маршал Тимошенко. Жуков и другие военачальники выступали против, предостерегая от недооценки возможностей противника, однако их возражения не были услышаны.