Несколько улучшилась ситуация с прибытием 13 октября в Боровск вырвавшихся из вяземского «котла» 110-й и 113-й стрелковых дивизий. Однако наступлением усиленных 258-й пехотной и 3-й моторизованной дивизий город Боровск и мост через Протву были захвачены к 18.30 14 октября. Одновременно часть сил 258-й дивизии при поддержке приданных танков вышла в тыл 312-й стрелковой дивизии и подольским курсантам. Однако при этом немецкие танки неуклонно выбивались огнём танков и артиллерии. 21-й танковый полк 20-й танковой дивизии, приданный 258-й пехотной дивизии, из 104 танков, которыми он располагал на 28 августа, безвозвратно потерял к 16 октября 43 танка. Успешным было также наступление немцев на южный фланг УРа на детчинском направлении. Только заслон на шоссе на Малоярославец, состоявший из 53-й стрелковой дивизии и 17-й танковой бригады, наступающим с ходу преодолеть не удалось. Город Малоярославец был захвачен частями 19-й танковой дивизии только 17 октября. В состоянии охвата обеих флангов 43-я армия сражалась до 19 октября. К 19 октября часть сил 43-й армии (222-ю, 110-ю и 113-ю стрелковые дивизии, 9-ю танковую бригаду) «с целью улучшения управления войсками на верейском направлении» приняло под своё командование управление 33-й армии, во главе которой первоначально был поставлен генерал-лейтенант Герасименко. Через несколько дней его сменил генерал-лейтенант М. Г. Ефремов.

Не менее драматично развивались события на можайском направлении, где линия обороны проходила через знаменитое Бородинское поле. Важную роль здесь играл моральный фактор. Командный пункт 32-й стрелковой дивизии располагался там же, где в сентябре 1812 г. был командный пункт великого русского полководца М. И. Кутузова. Очевидцы событий вспоминают слова командира соединения Виктора Ивановича Полосухина, сказанные перед боем:

«Священное место, — не отрывая бинокля от глаз, вполголоса произнёс командир дивизии. — На таком поле нельзя плохо драться с врагом».

В соприкосновение с оборонявшимися в районе Бородина частями 32-й стрелковой дивизии 2-я моторизованная дивизия СС «Дас Райх» и 10-я танковая дивизия (152 боеготовых танка на 10 октября) вступили 12 октября. Дивизия В. И. Полосухина была растянута на фронте 45 км, и плотность обороны позволяла только какое-то время сдерживать противника. Существенно осложняло задачу обороняющихся отсутствие тяжёлой артиллерии. Если против танков подчинённые В. И. Полосухину части могли выставить 24 мощных 85-мм зенитных пушки, то в артиллерийской дуэли на дальних дистанциях мог участвовать только артиллерийский полк 32-й стрелковой дивизии из лёгких 76-мм и 122-мм орудий. Результат не заставил себя ждать. В течение дня 13 октября немцы вели силовую разведку обороны, а 14 октября перешли в наступление вдоль железной дороги на Бородино, прорвав передний край обороны УРа. С 15 по 18 октября шли упорные бои на подступах к Можайску. 19 октября Можайск был сдан, и 32-я стрелковая дивизия отошла за реку Москва. Таким образом, бои за Можайский плацдарм шли в течение недели, что позволило выиграть время для накопления сил в 5-й армии. Противнику удалось нанести чувствительные потери: число боеготовых танков в 10-й танковой дивизии с 1 по 21 октября уменьшилось вдвое, до 75 единиц. О напряжённости боёв свидетельствуют потери командного состава противников. 18 октября был ранен осколком снаряда Д. Д. Лелюшенко, в бою на Бородинском поле был ранен и потерял глаз командир 2-й моторизованной дивизии СС «Дас Райх» Пауль Хауссер.

Во второй половине октября к Можайскому рубежу стали подтягиваться постепенно высвобождающиеся с периметра вяземского «котла» танковые и пехотные дивизии. Начались бои на доселе спокойном волоколамском направлении. В наступление на растянутую в один эшелон на фронте 41 км 316-ю стрелковую дивизию пошли свежие танковые соединения немцев, для которых операция «Тайфун» была дебютом на Восточном фронте. Это в первую очередь 2-я танковая дивизия. До 13 октября она была скована в боях в вяземском «котле», 14 октября дивизия проследовала через Гжатск. Фактически 2-я танковая дивизия перемещалась с правого фланга группы армий «Центр» на левый, пересекая с юга на север полосу наступающих на Москву соединений. Только 16 октября дивизия перешла в наступление против закрепившейся в Волоколамском УРе 316-й стрелковой дивизии генерал-майора И. В. Панфилова. К тому моменту в 16-ю армию К. К. Рокоссовского были включены: кавалерийская группа генерал-майора Л. М. Доватора (50-я и 53-я кавалерийские дивизии), восстановленная после выхода из «котла» 18-я стрелковая дивизия (без одного полка) и 22-я танковая бригада (29 Т-34 и 32 лёгких танка). Кавалерийской группой удалось прикрыть часть 100-километрового фронта 16-й армии, на которой противник не предпринимал решительных действий.

Поскольку действия 316-й дивизии считаются классикой обороны, само соединение по итогам боёв получило звание гвардейского, имеет смысл остановиться на боевых действиях под Волоколамском подробнее. Бои эти действительно показательны, но в тех аспектах, на которых обычно не заострялось внимание. Во-первых, вследствие паузы между занятием Можайского рубежа и началом боёв на нем 316-я стрелковая дивизия получила в своё распоряжение достаточно крупные силы артиллерии: четыре пушечных артиллерийских полка РВГК, три противотанковых артиллерийских полка. Вместе с штатным артиллерийским полком соединения (шестнадцать 76,2-мм пушек, восемь 122-мм гаубиц) в составе артиллерии обороняющихся было 207 орудий: четыре 25-мм зенитных, тридцать два 45-мм противотанковых, четырнадцать 76,2-мм полковых пушек, семьдесят девять(!) 76-мм пушек, шестнадцать 85-мм орудий, восемь 122-мм гаубиц, двадцать четыре 122-мм пушки, тридцать 152-мм гаубиц-пушек. Такого мощного артиллерийского кулака не было ни на можайском, ни на малоярославецком направлении. Во-вторых, несколько дней, данных поворотом XXXXI моторизованного корпуса на Калинин, были также использованы для инженерного оборудования позиций дивизии. Собственно узел обороны Волоколамского УРа с бетонными колпаками располагался на шоссе Ржев — Волоколамск. Его занял 1077-й полк 316-й дивизии, располагавшийся на правом фланге обороны. Два других полка (1073-й в центре и 1075-й на левом фланге) вынуждены были оборудовать позиции с нуля, выкопав сплошную первую траншею и прерывчатую вторую. Наспех выкопанные окопы, седлавшие Волоколамское шоссе, были откровенно слабым местом обороны дивизии. Слабость была частично компенсирована 296-м противотанковым артиллерийским полком из двадцати 76-мм пушек и четырех 25-мм автоматических зенитных пушек. Как нетрудно догадаться, главный удар немцы силами 2-й танковой дивизии нанесли утром 16 октября по сидевшему в только что вырытых окопах 1075-му полку — атака последовала вдоль Волоколамского шоссе. Такой удар, в сущности, выводил немецкие танки в тыл остальным полкам дивизии. Два дня, 16 и 17 октября, атаки немецких танков отбивались огнём 85-мм орудий. На обозначившееся направление главного удара командующий 16-й армией К. К. Рокоссовский, за отсутствием крупных резервов, не мог выдвинуть пехоты, но отреагировал на кризис выдвижением танковой бригады и одного пушечного артиллерийского полка РВГК. 18 октября заслон на шоссе был обойдён наступающими, и они продвинулись на 10 км вглубь обороны 316-й дивизии. Девять из двадцати 76-мм орудий 296-го противотанкового полка были выведены из строя. Однако время, выигранное сравнительно успешной артиллерийской дуэлью 76-мм и 85-мм орудий со 2-й танковой дивизией, позволило К. К. Рокоссовскому выдвинуть на направление немецкого наступления 289-й противотанковый артиллерийский полк, 138-й пушечный артиллерийский полк РВГК и группу «катюш». Орудия пушечного артиллерийского, полка (122-мм пушки А-19 обр. 1931 г.) были поставлены на прямую наводку для ведения огня вдоль шоссе. Попытки развивать наступление 19 и 20 октября успеха наступающим не принесли, и с 20 по 25 октября 2-я танковая дивизия приводила себя в порядок, ожидая подхода пехоты. Прорыв Волоколамского УРа с ходу ударом на узком фронте подвижными соединениями, как это было на можайском и малоярославецком направлениях, немцам не удался. Советскому командованию даже не пришлось вводить в бой прибывшую к 19 октября в резерв Западного фронта 4-ю танковую бригаду М. Е. Катукова, рокированную своим ходом из-под Тулы. Танковая бригада М. Е. Катукова на 16 октября 1941 г. насчитывала 3 KB, 7 Т-34 и 23 лёгких танка.