Поскольку немцы наступали вдоль основных шоссейных дорог, ведущих к Москве, и не были подготовлены для боевых действий в условиях зимы, разведке было приказано вести тщательное наблюдение за передвижением противника по этим дорогам, разрушать их, осуществлять ночные нападения на немецкие колонны и населенные пункты, в которых останавливались германские солдаты и офицеры.
В результате ноябрьского наступления на Москву немецко-фашистской армии удалось за 20 дней ожесточенных боев продвинуться вперед северо-западнее Москвы на 80—120 километров, юго-западнее Москвы на 40–90 километров. Однако это продвижение стоило врагу огромных потерь в живой силе и технике. Только за ноябрь немецкая армия потеряла под Москвой 73 782 человека убитыми, свыше 100 тысяч раненными и обмороженными, 1 258 танков, 772 орудия и миномета, 628 пулеметов и свыше 5 тысяч автомашин.
К началу декабря 1941 года в результате упорного сопротивления войск Красной Армии на московском направлении продвижение групп армий «Центр» было остановлено. Несколько раньше немцев остановили и на других участках советско-германского фронта. Под Рос-товом-на-Дону и Тихвином советские войска захватили инициативу и в ноябре 1941 года перешли в контрнаступление. Это облегчило переход к наступательным действиям Красной Армии под Москвой.
Основательно потрепанная в боях на дальних и близких подступах к Москве, группа армий «Центр» все еще была сильна. Военная разведка смогла установить, что в составе войск фельдмаршала фон Бока около 75 дивизий, в том числе 22 танковые и моторизованные дивизии. Однако тылы германской группировки были растянуты в глубину и по фронту на тысячу километров. Диверсионные группы военной разведки и партизанские отряды, многие из которых тоже были созданы Разведуправлением Красной Армии, срывали снабжение немецких войск. Усилиями диверсантов и партизан суточный подвоз боеприпасов, провианта и горючего для всей группы армий «Центр» был сокращен до 23 эшелонов в сутки, в то время как войскам, стремившимся захватить Москву, требовалось для обеспечения наступательных боевых действий до 70 эшелонов ежедневно.
Несмотря на неблагоприятную обстановку, германское командование в ноябре 1941 года все еще рассчитывало захватить Москву и пыталось продвигать свои войска к советской столице. В 25–30 километрах от Москвы войска 3-й и 4-й танковых групп противника предпринимали отчаянные попытки прорвать оборону русских войск, вражеская авиация совершала постоянные полеты в сторону советской столицы.
В битве под Москвой отличилась и отечественная радиоразведка. В сентябре 1941 года из Ташкента в Москву был переброшен 490-й радиодивизион. Он станет радиодивизионом ОСИ АЗ Ставки Верховного Главнокомандования. Дивизион успешно выполнял задачи по разведке немецкой бомбардировочной авиации, устанавливал, с каких аэродромов, какие самолеты и в каком количестве поднимались в воздух для совершения налетов на Москву и другие крупные промышленные центры. С первых же дней участия в Московской битве командование дивизиона установило прямую связь со штабом противовоздушной обороны Москвы и за один — два часа предупреждало зенитчиков о возможных налетах немецкой авиации. Так что бомбардировщик Ю-88, которым управлял капитан Мессершмитт, не случайно был сбит в районе Голицына. Советские зенитчики знали о его приближении к Москве…
В ноябре — декабре 1941 года все попытки немцев прорвать оборону в районе Москвы оказались безуспешными. Ни с запада, ни с юга немцам не удалось ворваться в Москву. В начале декабря силы Западного, Калининского и Юго-Западного фронтов перешли в контрнаступление. Началась наступательная операция советских войск, в которой военная разведка продолжала активно добывать сведения о противнике. Военные разведчики проводили диверсии в тылу у немцев. В одном из архивных документов разведотдела штаба Западного фронта отмечалось, что в тыл к немцам «была направлена 71 диверсионная группа общей численностью 1 194 человека». В документах разведывательного отдела штаба Калининского фронта, подготовленных на завершающем этапе битвы за Москву, указывалось: