1 сентября в наступление перешли части 16, 19 и 20-й армий. Но ослабленные в ходе предыдущих боев армии за девять дней упорных боев сумели продвинуться лишь на несколько километров. Армии понесли колоссальные потери. Так, в журнале боевых действий Западного фронта за сентябрь 1941 г. отмечалось:
Положение на московском стратегическом направлении в начале сентября 1941 г. можно охарактеризовать как своеобразный временный паритет сил, возникший в результате непрекращающихся боев, больших потерь и перемещения значительных сил германской армии на другие участки фронта, при котором ни одна из противоборствующих сторон не смогла переломить обстановку и захватить инициативу; эпицентр боев сместился на южное направление советско-германского фронта.
Несмотря на неудачу общего сентябрьского наступления частей Западного и Резервного фронтов в полосе 24-й армии Резервного фронта была проведена Ельнинская наступательная операция, ставшая первой крупной победой Красной Армии в начале Великой Отечественной войны.
Отсутствие возможности у противника для проведения крупных наступательных действий на московском направлении советское командование решило использовать для ликвидации ельнинского выступа, который в перспективе мог быть использован гитлеровцами как плацдарм для дальнейшего наступления на Москву.
В соответствии с директивой Ставки
Во исполнение этой директивы командование Резервным фронтом (с начала августа фронтом командовал Г. К. Жуков) разработало план ельнинской наступательной операции. Предполагалось нанесением одновременных ударов на флангах выступа, согласованных с наступлением с фронта, рассечь немецкие войска на части, окружить и уничтожить их, В план операции входило создание внешнего и внутреннего кольца окружения, с тем чтобы сорвать попытки противника оказать помощь блокированным частям.[184]
Основной удар под основание клина должны были нанести две ударные группировки в составе пяти дивизий — северная (две стрелковые и танковая дивизии) и южная (стрелковая и моторизованная дивизии). Остальные дивизии 24-й армии должны были вести наступление по фронту с востока на запад, рассекая войска противника. Слабым звеном планируемой операции являлось отсутствие возможности обеспечить наступавшие войска с воздуха, так как вся авиация к началу операции была передана по приказу Ставки соседнему Брянскому фронту. Командование стремилось компенсировать это концентрацией артиллерийских частей. В состав ударных группировок были включены все имеющиеся танки и около 70 % артиллерии 24-й армии. Плотность артиллерии на участках прорыва достигала 60 орудий и минометов на 1 км фронта.[185]30 августа 1941 г. части 24-й армии перешли в наступление. Противник оказывал упорное сопротивление, и за сутки наши войска сумели вклиниться в глубь вражеской территории на 1,5 км, и не на всех участках.[186]
Упорные бои продолжались четыре дня, за это время, во многом благодаря мужеству и самоотверженности советских воинов, северной и южной группировкам, наносившим удары под основание клина, удалось сузить горловину ельнинского выступа до 6–8 км. В этой обстановке немецкое командование приняло решение об отводе своих войск с территории ельнинского плацдарма. Одновременно с 24-й армией наступление начала и 43-я армия в общем направлении на Рославль. И хотя частям армии не удалось прорвать фронт, их действия отвлекали силы противника, что способствовало успешному развитию обстановки на ельнинском направлении.6 сентября Ельня была освобождена, а 8 сентября ельнинский выступ перестал существовать. Неоднократные попытки прорвать новый рубеж обороны противника на линии Новые Яковлевичи — Ново-Тишово — Кукуево успеха не имели. Учитывая большие потери и измотанность войск, Ставка приказала прекратить наступление.