Bitka za Moskvu se smatra jednom od najvažnijih bitaka Drugog svjetskog rata, jer je u njoj zaustavljen prodor njemačke vojske prema glavnom gradu Sovjetskog Saveza.
Njemačka je 22. lipnja pokrenula Operaciju Barbarossa i napala SSSR u tri glavna pravca, Grupa armija Sjever pod vodstvom feldmaršala von Leeba u smjeru Lenjingrada, Grupa armija Centar pod vodstvom Bocka u smjeru Moskve i Grupa armija Jug pod komandom feldmaršala von Runstedta prema Staljingradu. Napredovanje je u početna tri mjeseca bilo izuzetno brzo i u nekoliko je velikih pobjeda zarobljen veliki broj ljudstva i tehnike, te se činilo kako će do jeseni Rusija biti potpuno poražena.
Radi moralne i tehničke vrijednosti, glavni grad SSSR-a, Moskva, bio je dosta bitan cilj. 16. srpnja 1941. osvojen je Smolensk - grad udaljen svega 350 km od Moskve i koji je još od doba Napoleona prozvan "vrata do Moskve" radi njegove vitalne važnosti na tom putu.
Međutim, Njemačka je komanda bila neodlučna oko konačnog cilja jer je postalo izvjesno da je nemoguće istovremeno zauzeti i Lenjingrad i Moskvu - dva primarna cilja. Također, došlo je do zapleta u bitci kod Kijeva gdje su Sovjeti gurnuli u obranu grada jake snaga. Hitler je oko 18. kolovoza odlučio da je uništenje ruske vojske bitnije od zauzimanja Moskve i Grupa Centar je podjeljena: dio je preusmjeren za potporu grupi Sjever kod Lenjingrada, a drugi dio je udario prema jugu i opkolio sovjetske snage u Ukrajini kod Kijeva.
Ta je odluka tada bila dosta nezgodna i nekoliko je njemačkih generala, uključujući Heinz Guderiana, željelo nastaviti prema Moskvi. Međutim, jači dio Wehrmachtovog zapovjedništva i Hitler su bili uvjereni da je vitalno prije uništiti sovjetsku moć i Kijevska je operacija postala važnija.
Kako se dogodilo, u Kijevu je izborena velika pobjeda u kojoj je zarobljeno više stotina tisuća sovjetskih vojnika, te su tada njemačke jedinice vraćene na položaje za napredovanje prema Moskvi. Međutim, čitava je operacija kod Kijeva koštala previše vremena i Njemci su nastavili napredovati prema Moskvi mjesecima kasnije nakon što su imali zlatnu priliku da osvoje Moskvu. Tako su se vojnici, već iscrpljeni od borbi na jugu, morali vratiti 100 km natrag da bi se našli na početnim pozicijama.
Pod vodstvom Bocka, napredovanje prema Moskvi je počelo 5. rujna pod šifrom operacija "Tajfun". Njemački prodor odvijao se istom cestom kojom je i Napoleon napao Moskvu u svom Pohodu na Rusiju 1812. godine. U toku prve polovice listopada bitke su se odvijale povoljno po Njemačke snage i uspjeli su zarobili oko 650 000 vojnika, 5000 topova i 1200 tenkova.
20. listopada 1941., Moskva je bila udaljena svega 65 km i u to je vrijeme zavladala panika na Sovjetskoj strani, te je dio vlade SSSR-a evakuiran je iz grada, ali je Josif Staljin odbio otići navodeći kako je njegov ostanak u gradu bitan za moral branitelja.
Tada je došlo do preokreta, jer su počele jake jesenske kiše. Užasno loše ruske ceste pretvorile su se u blato pod prvim naletima kiše i napredovanje njemačkih snaga - ovisno o logistici i zalihama na kamionima - zaglavilo je na blatnim cestama. U svojim memoarima, Heinz Guderain govori kako su se kolone kretale satima bez vidljivog pomaka. Tenkovi i topovi su bili napola u blatu i nikako ih se nije moglo izvući (lance za vuču su dobili tek kasnije avionima, no nije puno pomoglo).
Njemačko je napredovanje stalo u zadnji tren i Ruske su snage uspjele reorganizirati obranu. Maršal Timošenko je tada smijenjen i zamjenjuje ga Georgij Žukov u vođenju obrane grada. Istovremeno su Sovjeti konačno prebacili veliku vojsku sa istoka: došli su tzv. "Sibirci", vojska koja je bila na granici sa Japanskom Mandžurijom i koji su tamo čekali dok nije postalo očito da Japan neće napasti SSSR zajedno sa Njemačkom. Te su snage sada Transibirskom željeznicom dovedene do Moskve i bile su svježe i spremne za borbu - a kako su inače djelovali u hladnijim stepama sjeverne Azije, bile su to i trupe naviknute na zimske borbe.
Prije zime nastupio je još jedan povoljan period i njemačke su se snage u poslijednjem napredovanju približili samoj Moskvi - 3. prosinca prednje su izvidnice njemačkih divizija (258. pješadijska) javile zapovjedništvu kako vide Kremeljske tornjeve kroz dalekozore.
Međutim, tada je došla zloglasna Ruska zima i počeo je padati snijeg. Kao dodatna katastrofa, jer je njemačke komanda bila previše samouvjerena, nije predviđena zimska kampanja i mnogo je jedinica još pred kraj godine bile bez zimske opreme. Ruske snage, naviknute i opremljene za zimu, sada su bile vrlo efektivne, dok su njemačke snage imale opremu koja je na -20° C (a temperature su dosezale čak -35° C) prestajala raditi. Njemački tenkovi i avioni jednostavno nisu bili zamišljeni za tako nemoguće uvjete i stajali su smrznuti.
U ovo se vrijeme fronta otezala polukružno oko Moskve čak 320 km, kao rezultat njemačkih nastojanja da okruže grad. Sovjetska je vojska 6. prosinca pokrenula opću portuofenzivu sa oko 100 divizija. Hitler nije očekivao da Sovjeti još raspolažu s tolikim brojem tenkova, topova, ljudi i zrakoplova. Guderain je u svojoj knjizi pisanog prije početka rata procijenio da Sovjeti imaju oko 10.000 tenkova, što je Hitler smatrao smiješnim. Sada je Guderainu prokomentirao: "Da sam mislio da si bio u pravu, ne bi ih nikada ni napao!"
Međutim, unatoč silini udara i nepripremljenosti Njemačkih snaga, Hitler ustraje na "obrani svakog metra osvojene zemlje", što rezultira teškim gubitcima. Protiveći se takvoj besmislenoj strategiji, Guderain se suprotstavlja Hitleru, te ga ovaj smijenjuje. Unatoč tvrdoglavom otporu, Njemci su odbačeni na čitavom 300 km dugačkom frontu.
Protuudar ipak nije bio potpuno blistav, te su Sovjeti pretrpjeli teške gubitke, a njemčka se vojska nije potpuno odbacila od Moskve. Kod mjesta Rzhev zapadno od Moskve, Njemačke su snage ostale u džepu koji će biti snažno uporište Grupe armija Centar sve do 1942. godine.
Otapljanjem snijega, njemačke su snage ponovno krenule u napredovanje, ali na jugu - prema Staljingradu. U pokušaju da oslabe njemački pritisak na jug, Sovjetske su snage lansirale Operaciju Mars tijekom 1942. godine, što je rezultiralo užasnim sovjetskim gubitcima u bitci za Rzhev i operacija je otkazana, a sovjetske su se snage koncentirale na jug i bitku za Staljingrad.
Nakon općeg povlačenja poslije poraza kod Staljingrada, Njemačke snage trajno napuštaju i položaje blizu Moskve, čime završava bitka za Moskvu.