9 декабря после ожесточенных боев с войсками 16-й армии на рубеже Алабушево, Крюково, Дедово, Рождествено противник, прикрываясь сильными арьергардами, стал постепенно отходить в западном и северо-западном направлениях. Рокоссовский приказал командирам дивизий немедленно начать преследование врага в общем направлении к Истринскому водохранилищу и г. Истра. Естественный рубеж требовал создания двух группировок (севернее и южнее водохранилища) и выделения достаточно сильных резервов. И командующий 16-й армией еще раз доказал, что обладает незаурядным талантом военачальника. Для действий на флангах и в тылу противника он создал две ударные группы: первая под командованием генерал-майора танковых войск Ремизова в составе 145-й танковой бригады, 44-й кавалерийской дивизии и 17-й стрелковой бригады для удара в направлении Жилино, Марьино, Соколово (15 км севернее г. Истра) и далее на север; вторая во главе с генерал-майором танковых войск Катуковым в составе 9-й гвардейской стрелковой дивизии, 17-й танковой, 36-й и 40-й стрелковых бригад и 89-го отдельного танкового батальона для удара на Истру и далее на север. В свой резерв Рокоссовский вывел 7-ю и 8-ю гвардейские стрелковые дивизии (с 14 декабря обе дивизии были взяты в резерв Ставки ВГК). По указанию командующего Западным фронтом на усиление 5-й армии были переданы 2-й гвардейский кавалерийский корпус генерал-майора Л. М. Доватора, два отдельных танковых батальона и другие части. Они составили третью подвижную группу.
Успешным действиям войск 16-й армии с 6 по 9 декабря способствовало то, что Рокоссовский в целях достижения высокой плотности огня сосредоточил значительные силы артиллерии на участках наступавших дивизий, причем наибольшую плотность удалось создать в центре и на левом фланге. Большую роль в контрнаступлении сыграли отдельные гвардейские минометные дивизионы. Они своим огнем наносили противнику, пытавшемуся отвести войска, большие потери в живой силе и технике, в ряде случаев вызывая панику и смятение.
Утром 10 декабря Рокоссовский ввел в сражение обе подвижные группы. Во второй половине дня 11 декабря части 9-й гвардейской стрелковой дивизии генерал-майора А. П. Белобородова ворвались в город Истра. К вечеру они освободили город и соседние населенные пункты. Это был большой успех. Утром 13 декабря во всех центральных газетах на первых страницах были напечатаны портреты командующего Западным фронтом генерала армии Жукова и командующих армиями, в том числе и Рокоссовского. Над портретами крупным шрифтом было набрано сообщение Верховного Главнокомандования о первых итогах грандиозного контрнаступления под Москвой. Были там следующие строки: «Войска генерала Рокоссовского, преследуя 5, 10 и 11-ю танковые дивизии, дивизию СС и 35-ю пехотную дивизию противника, заняли г. Истра».
К исходу 11 декабря войска 16-й армии вышли на рубеж Курилово, Лопотово (на восточном берегу Истринского водохранилища), Максимовка, Истра. Противник, отступая, сжигал населенные пункты, отравлял колодцы, что привело к отравлению лошадей в 44-й кавалерийской дивизии. Стремясь задержать советские войска, противник уничтожил все переправы на Истре и взорвал дамбу водохранилища. Попытка войск 16-й армии переправиться с ходу 12 декабря не удалась. Одной из причин первых неудач при попытке переправиться через Истру стало то, что артиллерия (особенно артиллерия усиления) с началом наступления начала заметно отставать от войск, вследствие чего огневое сопротивление противника на западном берегу реки не было подавлено.
Наступление на левом крыле Западного фронта, в полосе 50-й и 10-й армий, также развивалось успешно. Здесь 11 декабря после упорных боев оперативная группа войск генерала П. А. Белова освободила Сталиногорск (Новомосковск). Однако генералу Гудериану удалось вывести свои войска из мешка восточнее Тулы, а затем он избежал и окружения южнее города.
Генерал-фельдмаршал фон Бок, трезво оценивая создавшуюся обстановку, 13 декабря сообщил Главнокомандующему сухопутными войсками генерал-фельдмаршалу Браухичу: «У меня нет новых предложений. Вопрос, который нам необходимо обсудить, скорее, политического, нежели военного свойства. Фюрер должен наконец решить, как быть группе армий: или сражаться, оставаясь на тех позициях, которые она сейчас занимает, рискуя потерпеть полное поражение, или отойти, что сопряжено с таким же примерно риском. Если фюрер прикажет отходить, он должен понимать, что новых сокращенных позиций в тылу, которые, кстати сказать, совершенно не подготовлены к обороне, смогут достичь далеко не все наши войска, поэтому неизвестно, смогут ли ослабленные части группы армий эти позиции удержать. Подкрепления, которые были мне обещаны, тащатся с такой черепашьей скоростью, что оказать решающее воздействие на принятие соответствующего решения не смогут[310]».