Двойное сражение у Брянска и Вязьмы
Южное крыло группы армий «Центр» начало наступление несколько раньше северного. Уже 30 сентября 2-я танковая армия перешла из района восточнее Десны в наступление на северо-восток в направлении верховьев Оки. При поддержке крупных сил авиации армия прорвала оборону противника и быстро вышла в тыл русским войскам, которые оборонялись перед фронтом 2-й полевой армии. Часть сил 2-й танковой армии была направлена на Брянск с целью выхода в тыл этой русской группировке, а главные силы армии, обеспечив свой открытый правый фланг, к 3 октября вышли в район Орла.
2 октября при мощной авиационной поддержке совершенно неожиданно для противника в наступление перешли основные силы группы армий. 2-я и 4-я армии, нанося главный удар своими смежными флангами, осуществили во взаимодействии с войсками 4-й танковой армии глубокий прорыв обороны противника в районе севернее и южнее Рославля. Затем 2-я армия повернула свои силы на юго-восток, а 4-я армия — на северо-восток, чтобы создать предпосылки для окружения двух крупных группировок противника на юге в районе Брянска и на севере в районе Вязьмы. К 14 октября войскам 2-й и 4-й армий удалось соединиться с вышедшими в тыл противнику частями 2-й танковой армии и окружить две большие группировки русских севернее и южнее Брянска.
Лишь незначительным группам противника удалось прорвать слабый фронт окружения и уйти на восток. Оставшиеся в «котле» силы противника капитулировали к 20 октября.
Войскам, повернувшим на север, удалось во взаимодействии с войсками 9-й армии, сковывавшими противника с фронта, и наступавшими с севера войсками 3-й танковой армии окружить крупную группировку противника в районе западнее Вязьмы. 7 октября кольцо окружения было полностью замкнуто, когда передовые части 3-й и 4-й танковых армий вышли глубоко в тыл русских войск и соединились восточнее Вязьмы. К 13 октября «котел» под Вязьмой был очищен. В оперативной сводке немецкого Верховного главнокомандования, сообщавшей об итогах этого двойного сражения, говорилось, что в результате боев было уничтожено 67 стрелковых, 6 кавалерийских и 7 танковых дивизий противника. Немцы захватили 663 тыс. пленных, 1242 танка и 5412 орудий.
Это был новый огромный тактический успех. События последующих недель должны были показать, удастся ли немцам развить и использовать его в оперативных целях и овладеть Москвой. Во всяком случае, на русских события этих дней произвели сильное впечатление. Русское правительство эвакуировалось в Куйбышев. Огромные массы людей покидали город. Оставшееся в Москве работоспособное население начало укреплять окраины, строить оборонительные позиции, возводить баррикады. В заявлениях Советского правительства появились весьма серьезные ноты. Оно пыталось всеми средствами заставить Англию как можно скорее начать активные действия с целью разрядить обстановку. Руководство обороной дальних подступов к Москве было возложено на генерала Жукова, одного из самых энергичных и способных советских военачальников.