Пользуясь отсутствием активных боевых действий в Западной Европе, гитлеровское командование спешно перебрасывало на Восточный фронт новые дивизии и пополняло действующие войска личным составом и военной техникой. К 1 января 1942 г. на советско-германском фронте войска фашистской Германии и ее союзников насчитывали 3909 тыс. человек, около 35 тыс. орудий и минометов, 1500 танков. В сухопутных войсках действующей армии Советского Союза к тому времени было 4199 тыс. человек, 27,7 тыс. орудий и минометов, 1784 танка.
Эти огромные силы продолжали борьбу. Особенно ожесточенные бои развернулись зимой 1941/42 г. на центральном участке фронта. Войска Калининского и Западного фронтов при поддержке левого крыла Северо-Западного и правого крыла Брянского фронтов в январе — апреле 1942 г. перешли к наступательным операциям с целью разгрома группы армий «Центр». Огромными усилиями Северо-Западный и Калининский фронты прорвали оборону противника в нескольких местах, к концу января продвинулись до 260 км и вышли на подступы к Великим Лукам, Велижу, Демидову, Белому. Две армии Калининского фронта 8 января прорвали на узком участке фронт и углубились на 80–90 км в тыл ржевско-сычевской группировки вражеских войск. 11-й кавалерийский корпус 26 января перерезал железную дорогу Москва — Смоленск западнее Вязьмы.
Войска левого крыла Западного фронта отбросили противника на 150 км и достигли южной окраины Вязьмы. Соединения правого крыла и центра Западного фронта наносили удары на Сычевском и Гжатско-Вяземском направлениях и в середине января прорвали вражескую оборону на рубеже рек Ламы и Рузы.
Армии Брянского фронта на Орловском направлении сковали значительные силы врага, сорвали переброску их на центральное направление и своими ударами с юга обеспечили успешные действия Западного фронта.
На Западном направлении создавались благоприятные условия для окружения и уничтожения основных сил группы армий «Центр». Однако из-за отсутствия крупных танковых соединений такую операцию осуществить не удалось. Гитлеровское командование успело в январе перебросить из Западной Европы и с других участков фронта для усиления группы армий «Центр» 12 пехотных дивизий и две охранные бригады. Продвижение советских войск приостановилось. Противнику удалось отрезать соединения советских войск, вышедшие к Вязьме, и заставить их перейти к обороне. В тылу группы армий «Центр» южнее Вязьмы действовали соединения 33-й армии и части 1-го гвардейского кавалерийского корпуса, которые вместе с партизанами удерживали в своих руках большой район и сковывали там значительные силы противника.
В результате наступательных операций в течение января — апреля 1942 г. войска Северо-Западного, Калининского и Западного фронтов полностью очистили от врага Московскую и Тульскую области, ряд районов Калининской и Смоленской областей. Враг понес большие потери. Были разбиты 16 дивизий и одна бригада группы армий «Центр». Однако не все поставленные цели были достигнуты этим наступлением. Центральная группа вражеских армий сохранила боеспособность, она продолжала стоять в 150 км от Москвы.
Наступление на Северо-Западном направлении
. В январе 1942 г. Красная Армия перешла в наступление и на Северо-Западном направлении. Гитлеровская группа армий «Север», противостоящая Волховскому и правому крылу Северо-Западного фронтов, насчитывала 26 пехотных, три моторизованные и три охранные дивизии. Основная ее группировка находилась южнее Ленинграда, у Новгорода и Демянска. Ставка Верховного Главнокомандования направила под Ленинград дополнительно две армии. Это обеспечило советским войскам перевес над врагом в людях в 1,5 раза, артиллерии и минометах в 1,6 и самолетах в 1,3 раза. Превосходство в танках было еще большим.Войска Ленинградского и Волховского фронтов должны были разгромить врага в районе Мги и прорвать блокаду Ленинграда. Войска правого крыла Северо-Западного фронта получили приказ — вместе с войсками Волховского фронта разгромить гитлеровцев в районе Старой Руссы, освободить Новгород и перерезать коммуникации группы армий «Север».
Войска Волховского фронта перешли в наступление 7 января 1942 г. Наибольших успехов добилась 2-я ударная армия. К концу января она продвинулась в направлении Любани на 75 км и охватила вражескую группировку с юга и юго-запада. Однако 54-я армия Ленинградского фронта, наступавшая навстречу ей с севера, не смогла преодолеть сопротивление противника. В конце марта гитлеровские войска нанесли сильный контрудар во фланг 2-й ударной армии и перерезали ее коммуникации. В начале апреля она оказалась под угрозой полного окружения. В связи с потеплением все дороги, пролегающие через болота и леса, стали непроходимыми для транспорта. Это привело к значительным перебоям в снабжении войск боеприпасами и продовольствием. Все это не способствовало развитию наступательных действий. Армии Волховского и Ленинградского фронтов вынуждены были перейти к обороне.