德军计划以各坦克集团实施突击，割裂苏联红军防御，并在维亚济马、布良斯克两地域合围歼灭西方面军、预备队方面军和布良斯克方面军，尔后以强大快速集群从北面和南面包围莫斯科，在步兵兵团实施正面进攻的同时，攻占苏联首都。
为达此目的，德军基本进攻力量集中于斯摩棱斯克以东中央集团军群地带。
中央集团军群辖第9集团军（司令为施特劳斯上将）、第4集团军（司令为克鲁格元帅）、第2集团军（司令为魏克斯上将），坦克第3集团军（司令为霍特上将）、第4集团军（司令为霍普纳上将）以及第2集群（司令为古德里安上将），一共74个师，其中含有14个坦克师和8个摩托化师，总共约占苏德战场步兵师总数的38%，坦克师和摩托化师的64%。
陆军由第2航空队进行支援。
中央集团军群总计约有180万人，坦克1700辆，火炮和迫击炮1.4万余门，飞机1390架。
参加莫斯科会战的苏联红军有：西方面军、预备队方面军、布良斯克方面军、加里宁方面军和西南方面军右翼。
苏联红军西方面军（司令为科涅夫上将）辖第22集团军（司令为沃斯特鲁霍夫少将）、第29集团军（司令为马斯连尼科夫中将）、第30集团军（司令为霍缅科少将）、第19集团军（司令为卢金中将）、第16集团军（司令为罗科索夫斯基中将）、第20集团军（司令为叶尔沙科夫中将）在奥斯塔什科夫、叶利尼亚西北宽达300余公里的地区占领防御。
预备队方面军（司令为苏联元帅布琼尼）以第24集团军（司令为拉库京少将）、第43集团军（司令为索边尼科夫少将）在罗斯拉夫利方向100公里正面进行防御，而将其余第31集团军（司令为多尔马托夫少将）、第49集团军（司令为扎哈尔金中将）、第32集团军（司令为维什涅夫斯基少将）、第33集团军（司令为奥努普里延科少将）置于西方面军后方。
布良斯克方面军（司令为叶廖缅科上将）辖第50集团军（司令为彼得罗夫少将）、第3集团军（司令为克列伊泽尔少将）、第13集团军和1个集团军级集群，扼守布良斯克以西及其以南宽达300余公里的地区。 大唐魂23
总计在西方向上的3个方面军共有125万人，坦克990辆，火炮和迫击炮7600门，飞机677架。
双方比较，德军人员比苏军多40%，火炮和迫击炮多80%，坦克是苏军的1.7倍，作战飞机是苏军的2倍。德军不仅获得了数量上的优势，而且在质量上也占据优势，苏军红军有一半的坦克和飞机都是旧式的，而且部队中的自动枪（冲锋枪、机枪等）数量严重不足。
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