Еще 15 ноября войска группы армий «Центр» перешли в наступление, нанося главные удары севернее и южнее Москвы. Для наступления севернее столицы (операция «Волжское водохранилище») на фронте Калинин, Волоколамск, Руза противник сосредоточил 14 танковых, моторизованных и пехотных дивизий 3-й и 4-й танковых групп. Перед ними оборонялись (с севера на юг) 30-я армия Калининского фронта (17 ноября передана в состав Западного фронта) и 16-я армия Западного фронта. Противник имел здесь значительное превосходство в артиллерии и танках. 15 ноября 3-я танковая группа нанесла удар по позициям 30-й армии, а на следующий день в наступление против 16-й армии перешла 4-я танковая группа. Противник имел превосходство в личном составе и артиллерии в 2,4—3 раза, а в танках – в 10 раз.
Войска 16-й армии приступили к проведению контрудара в десять часов утра 16 ноября. В результате в ее полосе развернулось ожесточенное встречное сражение. Части 58-й танковой дивизии, введенные в бой без предварительной разведки, потеряли 139 танков (70,2% от общего количества). Командир дивизии полковник Котляров, возражавший против неподготовленного удара, застрелился. Девять раз бросал Рокоссовский обескровленную 316-ю стрелковую дивизию на Крюково, которое она не смогла удержать. В этот день, 16 ноября, на высоте 251-й у железнодорожного разъезда Дубосеково проявили массовый героизм 28 солдат – истребителей танков 4-й роты 2-го батальона 1075-го стрелкового полка во главе с политруком В. Г. Клочковым, которые вступили в неравный бой с несколькими десятками вражеских танков.
С утра 17 ноября противник возобновил наступление, вводя все новые части. Холода сковали болота, и теперь танковые и моторизованные соединения – основная ударная сила врага – получили большую свободу действий. Они обходили населенные пункты, двигались по перелескам и мелколесью. Если же противник не мог обойти позиции войск 16-й армии, то стягивал для прорыва массу танков, атаки сопровождались сильным артиллерийским и минометным огнем, а с воздуха наступавшие немецкие части поддерживали пикирующие бомбардировщики. В ответ Рокоссовский применил тактику активного маневрирования «кочующими» батареями и отдельными орудиями и танками. Они перехватывали вражеские танки и расстреливали их в упор. Борьбе с отдельными танковыми группами очень помогали саперы. Передвигаясь на автомашинах, они ставили на пути врага мины и фугасы. Однако враг был еще силен и продолжал непрерывно наносить удары.
В ходе боевых действий большие потери понесли 17-я и 44-я кавалерийские дивизии. Так, в 17-й кавалерийской дивизии они составили 75% личного состава. О том, как нещадно уничтожались 17 ноября в районе Мусино советские кавалеристы, свидетельствует запись в документах немецкой 4-й танковой группы:
