圣彼得堡是俄罗斯帝国西北部的战略要地，因此德军志在必得。()。北线德军计划从波兰向东北方向攻击，芬兰军队从本国南部和东南部发动进攻，两军联手歼灭波罗的海沿岸地区和卡累利阿地区的俄军，切断俄国内地和北方港口之间的联系，随后集中兵力转向进攻莫斯科。看透德军战略的俄军统帅部决心坚守圣彼得堡，钳制和消耗德军北线集团的兵力，稳定北部战线，减轻莫斯科的压力，并伺机准备反攻。
唐历395年1月12日，德军从西南方向，芬兰军从西北方向向圣彼得堡发起了进攻，德军的进攻连续几次都被打退，转换攻击方向后也没有进展，被迫退回出发阵地进行休整。
2月10到12日，德军编组成左中右三个突击集团先后发起进攻，到3月9日，圣彼得堡被德军和芬兰军包围。由于陆路交通线被全部切断，圣彼得堡只能通过拉多加湖运送兵员和物资。
本来德军是想进行城市作战夺下圣彼得堡的，但俄军却牢牢的守住了市郊的外围防线。苦战无功的德军放弃了攻城的计划，转而采用围而不攻，炮击轰炸的策略。圣彼得堡所有的物资都不够用，尤其是药品和食物。到了4月1日，俄**民的食物除了面包，就只有土豆了，连将军也很难吃上白菜和腊肉。除了军人能够得到勉强充饥的食物，普通民众已经徘徊在饿死的边缘。工作条件恶劣或者从事重体力劳动的工人每天可以得到375克食物，普通工人和技术人员每天的食物定额只有250克，其余所有人每天只能分配到125克食物，这么点食物连躺在床上维持呼吸的能量都无法提供，已经开始有人饿死，而且会越来越多。
在攻占了距离莫斯科300多公里的斯摩棱斯克之后，德军将重心转向了南部战线和北部战线，中部战线则与俄军进入胶着状态。4月初，基辅战役大获全胜，圣彼得堡被包围，德军总参谋部认为南线和北线都已经获得初胜，歼灭中线俄军，攻占莫斯科的条件已经成熟。
为了攻下莫斯科，德军集结了77个师，其中有16个坦克师，11个摩步师，2100辆坦克，1.5万门火炮和1600架战机，总兵力达180万。德军的作战计划是，以三个坦克集群为主力，分别向北方和东北方突进，割裂俄军防线，围歼俄军主力于维亚济马和布良斯克地区后，再从南北两面夹击莫斯科，同时，步兵集团将从莫斯科正面发动佯攻。
为了保卫首都，俄军统帅部调集了95个师125万兵力，1000辆坦克，7600门火炮和700架战机。俄军在莫斯科西面组织防御，构筑了纵深达300公里的9个防御地带。
4月27日，德军开始局部进攻，30日开始全面进攻，莫斯科西面广阔的土地上展开了腥风血雨的争夺战。百万俄军官兵浴血奋战，寸土必争，因为帝国的首都就在他们身后，开战以来一退再退的俄军不能再退了。
维亚济马是莫斯科西面的屏障，为了守住这扇大门，俄军重兵部署在维亚济马西部。德军的进攻避开了俄军防御正面，迅速突破了维亚济马防线，将俄军包围歼灭。维亚济马失守后，俄军向第二道防线，莫扎伊斯科防线增调了14个步兵师和3个坦克师的兵力。到5月13日，第一道防线的俄军全线退守莫扎伊斯科防线。
14日，俄罗斯帝国王室和政府以及各重要机构撤离莫斯科。俄军精干的指挥机构发动45万平民修筑工事，其中75%是妇女，显示了与德军决战的决心。15日，俄罗斯帝国皇帝视察了正在构筑街垒的莫斯科，并当众宣布立皇太子为皇储，表示将与莫斯科共存亡，俄**民的士气大涨。