Тем не менее успешный захват плацдарма побудил советское командование развить успех и попытаться выйти в тыл волоколамской группировке немецких войск. Такой маневр неизбежно сорвал бы ожидавшееся со дня на день наступление. Для решительного броска в направлении Волоколамска была создана подвижная группировка в составе 17,20,24-й и 44-й кавалерийских, 126-й стрелковой дивизии и 58-й танковой дивизии (198 легких танков старых типов). Эти силы были собраны на правом фланге 16-й армии. План наступления кавалеристов в штабе армии вследствие недостатка времени и непрерывных боев разрабатывался в течение одной ночи. Однако в тот день, когда планировалось ввести в бой свежие силы, немецкие войска перешли в наступление на фронте 16-й армии Западного фронта и на фронте 30-й армии Калининского фронта.
16-я армия. Ожидаемая неожиданность
Строго говоря, началась вторая фаза немецкого наступления на Москву 15 ноября, когда 3-я танковая группа перешла в наступление южнее Калинина. Севернее Московского моря наступали пехотные дивизии, а южнее LVI моторизованный корпус в составе 6-й и 7-й танковых дивизий, 14-й моторизованной дивизии. Второе подвижное соединение танковой группы, XXXXI моторизованный корпус под командованием В. Моделя, на тот момент еще остался под Калининым. Место для нанесения главного удара наступающим было выбрано практически безошибочно: основной удар пришелся по растянутой на фронте 30 км 107-й мотострелковой дивизии полковника П.Г. Чанчибадзе. Дивизия относилась к числу вышедших из вяземского «котла» и к началу немецкого наступления насчитывала 2 тыс. человек, 7 орудий и 20 пулеметов. Танковый парк дивизии составляли 2 Т-34 и КВ, 11 легких танков. Наиболее подходящее определение для такого соединения с учетом занимаемого фронта – «завеса». С утра 15 ноября противник перешел в наступление по всему фронту 30-й армии. В итоге боев 15 ноября и в ночь на 16 ноября правофланговые части армии были изолированы севернее Московского моря и оттеснены к Волге. Левый фланг 30-й армии был отброшен назад и между ним и правым флангом 16-й армии образовался разрыв в 16–18 км. На следующий день 46-я кавалерийская дивизия из резерва фронта была выдвинута на правый фланг 30-й армии, и сменила 21-ю танковую бригаду на рубеже Волги. Танковая бригада, которая насчитывала к тому моменту 5 КВ и Т-34 и 15 легких танков была переброшена в полосу отходящей 107-й моторизованной дивизии. На фронте 16-й армии 15 ноября противник начал наступление силами левого крыла V армейского корпуса, 106-я пехотная дивизия которого обеспечила стык с 4-й танковой группой. Соединения корпуса также произвели разведку боем на фронте кавалерийской группы Доватора.