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有鑑於此，希特勒下定決心，一定要徹底拔掉莫斯科這顆眼中釘、肉中刺。德軍力圖透過創造一個“1944年的斯大林格勒戰役”，徹底完成1942年冬未競之業。

為了取得戰役的勝利，德軍統帥部從今年四月起就開始了大規模的準備，並制訂了代號為“堡壘”的作戰計劃。德軍擁有虎式、豹式坦克和“斐迪南”式強擊火炮，在火力上佔據上風，而蘇軍則在兵力方面佔據優勢，另外武器方面各方面軍、集團軍則以安家軍1940年左右的裝備為主，但也裝備了蘇聯自行研究的KV、IS重型坦克和SU系自行反坦克炮及自行火炮。雙方可謂旗鼓相當。

德軍的戰略意圖是擺出鉗型攻勢，從南北雙方同時夾攻莫斯科。

在戰區南線。由德軍第四裝甲師和圖拉集團組成的南方集團軍三十二個師的兵力，在重新獲得希特勒信任的曼施泰因元帥的指揮下。由南向北進攻；在北線，克盧格元帥指揮中央集團軍三十個師的兵力，由西向東進攻。

此外，德軍還準備了四十個師為戰略預備部隊。

按照作戰計劃，南北兩路大軍將在莫斯科城下會合，完成合圍。並對莫斯科城發起致命一擊。

面對德軍的強大兵力，蘇軍最高統帥部決定以牙還牙，傾全力與敵人對抗。

蘇軍的戰略部署是：

由羅科索夫斯基大將率領加里寧方面軍六個集團軍防守北線；巴什欽大將率領西方面軍六個集團軍防守南線；以布良斯克方面軍和西北方面軍為戰略預備隊，同時新組建的中央方面軍由喀山開到莫斯科東部地區。隨時準備進城進行慘烈的巷戰。

蘇軍投入的總兵力為310萬，配備7200輛坦克和強擊火炮，四萬門大炮和6180架飛機，總指揮由朱可夫元帥擔任。

七月四日深夜十一點一刻，德軍率先發起了第三次莫斯科戰役。

戰鬥從一開始就進入白熱化，由於提前偵測到了德軍的動向，蘇聯最高統帥部大本營決定在莫斯科城下堅守，在防禦交戰中消耗德軍突擊集團，為蘇軍轉入反攻，進而轉入戰略總攻創造有利條件。

蘇軍加里寧方面軍奉命抗擊德軍從布良斯克、斯摩稜斯克經維雅茲馬。向莫斯科城西的進攻，西方面軍抗擊德軍由圖拉和卡盧加向莫斯科城南謝爾普霍夫、馬洛雅羅斯拉維茨一線的進攻。｛｝

預定在完成防禦任務後，蘇軍加里寧方面軍在維雅茲馬至基洛夫方向轉入反攻，中央方面軍亦將加入追擊作戰。

西方面軍在瓦圖京大將、布良斯克方面軍在司令科涅夫上將的率領下，與馬利諾夫斯基大將率領的西南方面軍協同，徹底粉碎德軍圖拉戰略集團，逼向庫爾斯克，呼應西南方面軍和頓河方面軍，攻佔庫爾斯克。扭轉南方戰局。…；

至於伏爾加河下游斯大林格勒至阿斯特拉罕一線，斯大林格勒方面軍、南方面軍和高加索方面軍，已經蓄勢待發，只等德軍露出破綻即發起攻擊。

不過，不管後續戰局如何變化，當務之急是守住莫斯科，否則一切免談。

經過連續多年的指揮作戰，遭遇諸多挫折，也曾取得輝煌勝利，朱可夫已經成長為首屈一指的戰術大師，對於莫斯科這座城市的防禦體系，朱可夫充滿了信心。

總的說來，戰鬥隊形和防禦陣地均作縱深梯次配置的指導思想，是朱可夫在莫斯科附近組織防禦的依據，這些防禦陣地有非常完善的塹壕體系及其他工事體系。

在這一年多時間裡，蘇軍在莫斯科西方和南方構築了五到六道防禦地帶，其中包括