8月21日，希特勒向博克下达了一道新的元首指令，其中说：陆军就如何进行下一步行动所提建议，与我的计划不相吻合，我命令如下：在冬季到来之前所要取得的最重要目标并不是攻占莫斯科，而是占领克里米亚、顿涅茨盆地的工矿区，以及切断苏联来自高加索的石油补给，并与芬兰人联手，在北方合围列宁格勒。第二天，德军最高统帅部致电博克，给他部署了具体细节，通知他：“奉元首指示，命令第2军与古德里安集团军大部调转南下，以拦截南方集团军群和中央集团军群内侧两翼之间向东逃窜的敌人，并减轻南方集团军群强渡第聂河的压力。”随后，博克致电哈尔德，说他认为新的计划十分不幸，首先该计划让进攻东方产生问题。

随后发生的事实证明希特勒本应命令中央集团集群于1941年8月继续向莫斯科进军。国防军统帅部内几乎所有将领都对此表示支持，只有凯特尔和约德尔例外。一位历史学家就此写道：“希特勒做出了对他一生至关重要的决定，事实上，几乎每个有机会作出评论的军人都会从专业的角度反对希特勒的决策。”与之相反，盟军的集体决策体制，尽管有着费时的辩论和深度的分歧，也比纳粹的制度要好得多。每位纳粹将领都要在独裁者耳边争夺说话的机会，而这位独裁者可能什么也听不进。

斯摩棱斯克包围圈于8月5日解除，当德军第2军和第2装甲集团军南下基辅背面，与发自克列缅丘格的第1装置集团军联手时，他们于9月17日前在霍米尔附近消灭了苏联第5军和第17军近50万人。这次行动曾被颇有争议地描述为“德军在东线战场上最大的一次单独胜利”，为征服顿涅茨工业盆地开辟了道路。

基辅沦陷，红军665000人沦为战俘，德军统帅部又能够集中兵力攻取莫斯科，并准备将苏联政府和红军逼到乌拉尔山脉之外，迫使苏联因无力再战而退出战争。然后德国空军的任务就是将苏军压制在无工业基础的西伯利亚前哨。届时，英国将因别无选择而被迫就范，而第三帝国将奋起同美国展开世纪之战，这场战争第三帝国不可能不胜，因为――正如希特勒常常在伯格霍夫别墅所断言的――美国内部因犹太人和黑人的影响而腐败透顶。回想起来，假如莫斯科于1941年10月沦陷的话，那么可以相见世界将会经历怎样的噩梦。我们现在已经知道，斯大林曾于10月16日让其专列待命，以便随时逃离莫斯科城。

对莫斯科的进攻恐怖异常。古德里安装甲集团军经由奥廖尔、布良斯克和图拉自南面开来，中央集团军群第2军经由卡卢加迅猛推进；赫普纳的第4装甲军经由尤赫诺夫和罗斯拉夫尔开来。与此同时，北方集团军群抽调霍特指挥的第3装甲集团军经由维亚济马和博罗季诺开来。在该战区最北端，第9军直扑加里宁。德意志国防军共计为此次进攻投入了至少44个步兵师、八个摩托代师和14个装甲师，古德里安所部于9月30日发起攻击，其余部队10月2日开始进攻。国防军集中攻取目标，他们密切协作，将苏军庞大编队拦腰斩断，霍特和霍普纳于10月7日前在维亚济马将苏联第32集团军团团围困，古德里安和第2军在布良斯克将苏联第3军分割包围，结果这两支被困苏军分别于10月14日和20日被击溃。长期以来，苏军学会了撤退而不被切断的战法，但是他们退到莫斯科时，就已无路可退了，否则首都就要沦陷，所以他们在莫斯科城西面迅速建立三道巨型防线，倾尽全力减缓德军的猛攻。

与此同时，在苏联北部，北方集团军群于8月16日进至诺夫哥罗德，9月1日已抵达列宁格勒附近，开始炮轰列宁格勒城。芬兰人积极投身到德国入侵者的行列，希望能够为他们在冬季战争中的失败而复仇，结果他们成功收复维堡及卡累利阿地峡大部，从西北面对列宁格勒形成包围之势。至9月15日，莫斯科之外的第二座苏联城市被围，德国人决定，猛攻之外，还要让城内发生饥荒而投降。比如在1941年11月一个月之内，列宁格勒城内就饿死了11000人，而在围城最初三个月中，死于炮火或空袭的人数为12500人，然而不论如何，列宁格勒竟然在这长达900天的折磨中没有屈服，但是有超过100万人死去，也就是说，在接近三年的时间之内，每天平均死亡1100人。这是有史以来最为血腥的围城之战，在列宁格勒死去的苏联人要比英美两国在整个第二次世界大战中丧生的军民人数还要多。