Столица была одной из основных целей германского плана «Барбаросса». По замыслу фашистов, город должен был исчезнуть в результате операции «Тайфун». На Москву шли 75 дивизий, в том числе 14 танковых. Бомбить её были готовы 1500 самолётов.
Гитлеровцы планировали сначала окружить город – так, чтобы никто не сумел из него уйти, а затем устроить на его месте искусственное море, чтобы «навсегда скрыть от цивилизованного мира столицу русского народа».
Первые бомбы упали на Москву 22 июля 1941 г. Всего же за годы войны на неё был произведён 141 налёт с участием около 8 тыс. самолётов (прорвалось только 229). В отдельные дни 1941 г. войска противовоздушной обороны (ПВО) сбивали по 30–40 фашистских самолётов.
К началу октября немцы прорвались к городам Кашире, Серпухову, Туле, Калинину (ныне Тверь). 4 октября Гитлер заявил, что Красная армия разбита и уже никогда не восстановит свои силы. 7 октября образовался гигантский Вяземский котёл: в окружение попало множество соединений Красной армии.
Всего в октябре 1941 г. в боях под Вязьмой погибло около 400 тыс. человек. Из окружения вырвались 85 тыс., но в плен попали около 688 тыс. советских бойцов и командиров.
В Куйбышеве (ныне Самара) подготовили «запасную столицу», и 15 октября туда эвакуировали Верховный Совет СССР, правительство, министерства и другие учреждения. В Москве, в случае появления войск противника у ворот столицы, собирались взорвать предприятия, склады, метро – всё то, что нельзя вывезти (считается, что заложенную тогда взрывчатку обнаружили в середине 2000-х гг. при разборке гостиницы «Москва»).
16 октября в столице началась паника. Некоторые руководящие работники воспользовались ею и бежали из города, взяв с собой различные ценности. Было угнано 100 автомобилей, похищено наличными почти 1,5 млн руб. Московское руководство приложило огромные усилия, и за несколько дней относительный порядок был восстановлен.
20 октября в городе ввели осадное положение, а оборону на рубежах 100–120 км западнее Москвы возглавил генерал армии Г. Жуков. К концу ноября 1941 г. из города и области эвакуировали почти 500 крупных предприятий.
На ближних подступах к столице (сейчас бо́льшая их часть находится в черте города) строились укрепления линии обороны. В постройке участвовало более 100 тыс. москвичей, главным образом женщины.
7 ноября (самый главный советский праздник – годовщина Великой Октябрьской социалистической революции), как и обычно в этот день, на Красной площади прошёл парад. Его подготовка была строжайше засекречена. Многие участники парада прямо после торжественного марша отправились на передовую (ближайшую к неприятелю линию фронта).
Осенью 1941 г. пришло сообщение от Р. Зорге, нашего разведчика в Японии, что эта страна не вступит в войну против СССР, а будет воевать на Тихом океане против США. Эта информация позволила перебросить под Москву свежие дивизии из Сибири. Однако гитлеровцы превосходили советские войска по количеству и живой силы, и орудий и миномётов (почти вдвое), и танков.
На разных участках фронта 5 и 6 декабря 1941 г. началось контрнаступление советских войск, 8 декабря Гитлер распорядился перейти к обороне, но фашистов это не спасло. В результате ряда операций к 30 марта 1942 г. враг был отброшен от Москвы на 80–350 км. От гитлеровцев были освобождены Московская, Рязанская, Тульская области, многие районы Калининской (ныне Тверской), Орловской, Смоленской областей – всего 11 тыс. населённых пунктов. Вражеская армия потеряла более 330 тыс. человек. Но и наши потери были огромны: погибло более 272 тыс. человек, это каждый четвёртый из участвовавших в операции.