1月11日，在蘇軍北方和南方同時展開進攻的第三天，蘇聯中央方面的部隊也對德軍部隊展開了猛烈的攻擊。蘇軍攻擊的重點仍然是德軍的兩翼。北方的克林和南方的圖拉。
首先遭到攻擊的是古德裡安的第二裝甲集團軍，他們遭到了蘇軍的三面圍攻，除了此前一直在東面攻擊他們的紅軍第十集團軍和從北面進攻他們的第五十集團軍。近衛第一騎兵軍之外，紅軍的第四十九集團軍也開始對古德裡安北面的和克魯格第四集團軍的結合部實施突擊，開始加入到對古德裡安的進攻當中來。他們試圖佔領維尼奧夫和米哈伊洛夫，切斷古德裡安往西撤退的道路。
但是古德裡安並不是泛泛之輩，在蘇軍進攻的前一天，他已經敏銳的意識到了這一點（當然是由於蘇軍先在北方和南方發動進攻，這一點如果他都沒有察覺做好萬全的準備的話，那麼他和一個普通的小兵之間就沒有什麼分別了。）他命令自己處於突出部的部隊開始逐漸的收縮。同時按照博克的要求，他將自己的部隊回收到奧利奧爾和庫爾斯克一線，而他的後勤兵站甚至已經撤退到了奧卡。而在前線，他命令自己的裝甲部隊開始往後收縮，這些裝甲部隊剛剛得到了新的坦克的支援（其中德國第四裝甲集團軍提供400坦克。而赫斯上台之後為了穩住古德裡安通過空運的方式運送400新地發動機，這使得古德裡安可用的坦克數量達到了1400輛）。一面命令新開來的步兵部隊穩住前線的局勢。在德軍連續不斷的遲滯進攻下。蘇軍的攻擊也開始減慢下來。紅軍第五十集團軍對曉基諾的進攻遭到了德軍第29步兵軍的組;:德裡安地北面和東面，近衛騎兵第一軍和第十集團軍自佔領了維尼奧夫和米哈伊諾夫之後也遲遲未能取得重大進展，這使得古德裡安能夠順利地就愛你個第二集團軍撤出危險地突出部地帶，從蘇聯人的『戰役口袋』中溜了出來。而一直到了1月15，蘇聯人才佔領了曉基諾，他們之所以佔領的原因十分簡單，因為德國人主動放棄了這裡。在這之前。德軍第二裝甲集團軍和施密特上將指揮的第二集團軍在古德裡安將軍的統一指揮下。已經撤退到基姆以西，姆岑斯克，別列夫以南的新陣地中。
與此同時，在紅軍加裡寧方面軍和西方方面軍的聯合打擊下，中央集團軍群在莫斯科北部和中部地局勢已經變得極為不利，其中第四集團軍和第三裝甲團軍的結合部被蘇軍第31、30團軍突破，割裂開來的兩個德國重兵集團的各自處境也相當的糟糕。並在撤退過程中逐漸的陷入了混亂。
第九集團軍為了能夠堵住蘇軍第三十一集團軍在加裡寧東面的突破。從左翼派出了一個師加強加裡寧方向的防禦。但在蘇軍地持續壓力下，德國人沒有能夠堅持太久，其在加裡寧地守備部隊，以及第六軍和第二十七軍在伏爾加河一線的其他部隊，總計五個師的部隊處於被正面地紅軍第二十九集團軍和從背後包抄過來的第三十一集團軍三面合圍的威脅當中。
雖然紅軍取得了很大的進展，但是斯大林依然對指揮加裡寧方面軍的科涅夫很不滿意，他在1月8日的通話中指責這位將軍在發gt;.L攻的時候缺乏應有的氣魄，總是把部隊投入到零打碎敲的戰鬥中。沒有集中自己的優勢兵力實施『真正的進攻。』斯大林的上述指著的確是事實。因為科涅夫害怕這個區域德軍有什麼全套。小心謹慎的他選擇了不停的試探，於是蘇軍在加裡寧方向上的進攻總是以不斷的發動一些試探性的進攻的方式來探索德軍防線上的薄弱點，而被訓斥了一頓的科涅夫最後也只好表示：「動了。一切都明白了。堅決執行。全力以赴。」
在被斯大林臭罵了一頓之後。科涅夫加強了自己的進攻，迫於日益危機的形勢，第四集團軍司令施特勞斯將軍不得不與1月10準備放棄加裡寧城。同時他還下令把堅守在加裡寧城東的伏爾加河大壩水庫旁邊的南翼部隊也撤回來，他準備全體向西面撤退。
1942年1月11日，紅軍第31集團軍第256步兵師在師長戈利亞切夫打少將的指揮下，衝進了加裡寧師。並在不到兩個小時的時間內肅清了城裡殘存的德國人，在城
蘇軍繳獲4坦克和突擊炮還有2架飛機。此外還有100卡車。從這些數字來看德國人在撤出該城的時候並非從容不迫。但是其實這些武器都不能使用，飛機、坦克和卡車的發動機和傳動裝置都已經凍壞，而大炮的炮閂也被凍壞多以被迫放棄。同時留在該城的還有一排排立著十字架的德軍墳墓。
為了宣傳自己奪回加裡寧的勝利，虛榮心很強的科涅夫還親自給《真理報》的軍事急著口授了一篇文章，儘管他由於兩天沒有睡覺，此時的臉色已經變得土黃，但是充滿紅色血絲的眼睛裡則閃爍著攝人的光芒。
取得勝利的蘇軍加裡寧方面軍在勝利的鼓舞下繼續以第2931集團軍從東面追擊，但是沿途到處都是德國人埋設的地雷，車輛只能沿著已經壓出來的車轍行駛。而敢於超車的人咋喝他們的車輛一道被炸上了天。
但是德軍也不好過，第九集團軍在司令施特勞斯將軍的指揮下一開始還能緩慢而且有秩序的向後撤退。在這種情況下，德軍第九集團軍開始出現了一些混亂。在厚厚的積雪中，失去了卡車和半履帶運兵車的德軍舉步維艱，一天往往只能後撤幾公里，為此還必須丟棄眾多的裝備物資。更糟糕的是，蘇軍的飛機已經發現了德軍實施撤退的路線，隨之而來的則是蘇聯機群密集的空中突擊，而為了把更多的德國人堵在道路上，蘇聯軍隊還於9日夜間向傑裡亞耶瓦——斯洛鮑達以西的地方空投了有415軍官組成的戰術空降兵，這些空降兵乘著夜間德軍混亂的情況進攻了德軍的這條公路，曾經一度切斷了德國人從公路上撤退的道路。這樣，蘇聯軍隊的飛機就可以更加順利的對擁堵在道路上的德軍車輛實施猛靂的打擊。
一個蘇聯隨軍記者達成了一架伊爾—2擊機親眼目睹了自己的飛機集群對撤退的德軍展開的空中屠殺。但是他不敢發表這篇文章，因為寫的是在太血腥。於是他只能在自己的日記中記錄了這個可怕的情況：「飛機的機翼下出現了很多密集的小黑點，這是敵軍擁擠在一起的情景。現在可以清楚的看到敵人的卡車正在燃燒。牽引火炮的馬匹平明的從套索中掙扎出來。人群四散奔逃。有些人躺在離達到不遠的地方一動不動，下面活像一個被火燒了的螞蟻窩，
在襲擊撤退德軍的同時。蘇軍的遠程轟炸航空兵也出動了。他們在12月2—9日對德國人後方的鐵路樞.:.軍想前線運送援兵和裝備，在12月8-日——9日兩天，蘇聯遠程航空兵師一共出動了飛機251架次。其中轟炸機203架次，果，據說包括32個鐵路車站。85列載有彈藥和軍隊的火車，約和汽車，在莫斯科反攻最初的20天時間內，蘇軍大約動用了.次以組織德軍的後撤和襲擊後方的目標，而在整個反攻作戰的兩天時間內，蘇聯紅軍就出動了16000次。
面對來自空中和地面的一體化攻擊，後撤的德軍開始吃不住了。在蘇聯紅軍不斷的追擊下。原本有序的後撤很快變成了混亂，接著由混亂變成了無序的逃跑，一個德軍的師長再向施特勞斯將軍報告說。他的部下的很多士兵在撤退的過程中都已經被疲勞和俄國人的追擊動搖了信心。他們甚至向自己的軍官大喊大叫：「你們幹嘛不把我們給殺了？俄國人過來是死，這樣在冰天雪地裡面累死也是死，而被你們當作逃兵槍斃更是死。反正現在都是一個死。誰殺我們都一樣。」
面對這種情況，原本就是趕鴨子上架的斯特勞斯再也忍受不住了。畢竟是人都不希望自己在這種情況下被人推在火山口，於是這位將軍立刻向博克提出了病退的請求，但是博克以部隊還在路上無法收攏為由拒絕了對方。但是這位將軍很快就乘坐飛機離開了戰場，他給德國中央集團軍群司令部和最高統帥部的理由是自己擔任第九集團軍以來心力交瘁，從而心臟出了問題，需要回國醫治。於是在這種情況下，博克只能准許對方病退，並且給總參謀部發電要求重新調配第九集團軍司令官。但是，蘇軍的攻擊又開始了。