В то время как восточнее Киева еще полным ходом развивались успешные операции, у командования снова появилась идея - разгромить силы противника, сосредоточенные для обороны Москвы перед группой армий «Центр». Для проведения этой операции необходимо было участие 2-й армии и 2-й танковой группы, а их удалось бы подтянуть не раньше конца сентября. Поэтому наступление могло начаться лишь в начале октября. Если учитывать, что благоприятное для ведения боевых действий время года уже подходило к концу, то возможность развития этой операции до Москвы вызывала сомнения. Поэтому группе армий «Центр» была поставлена относительно ограниченная задача. Для проведения операции выделялись две ударные группы. Одной из этих групп после прорыва обороны противника под Рославлем предстояло наступать в северо- восточном направлении на Вязьму и там соединиться с другой ударной группой, наступавшей на Вязьму с северо-запада. Таким образом планировалось окружение и уничтожение противника восточнее Смоленска. 2-й танковой группе ставилась задача - наступать из района Глухова на Орел и между Новгород-Северским и Брянском выйти в тыл противнику, действия которого сковывались фронтальным наступлением 2-й армии.
Августовский план наступления на Москву первоначально предусматривал прорыв силами войск южного крыла (2-я танковая группа) через Брянск на Калугу. Теперь же в результате продвижения 2-й танковой группы в район южнее Ромны удар должен был наноситься из района Глухова на Орел. Таким образом, пять танковых и четыре с половиной моторизованные дивизии 2-й танковой группы уже не могли принять участия в нанесении главного удара на Вязьму. Поскольку в дальнейшем эти силы были брошены не на Калугу, а на Тулу, осуществить оперативное взаимодействие трех танковых групп не удалось и на этот раз.
4-я танковая группа в сентябре была передана в распоряжение группы армий «Центр».
В составе 4-й танковой группы в это время находилось два танковых корпуса - 56-й, действовавший южнее озера Ильмень, и 41-й - под Ленинградом. Для соединения этих корпусов было бы проще и короче сосредоточить их в верхнем течении Западной Двины, в районе Торопца и Холма. Если бы это удалось сделать, 4-я танковая группа получила бы благоприятные условия для наступления соединениями левого крыла на Ржев. Но для столь дальних обходных маневров в тот момент не хватало времени. Штабу 4-й танковой группы пришлось взять на себя руководство южной ударной группой, состоявшей из соединений 2-й танковой группы и двух танковых дивизий резерва главного командования. Эта ударная группа сосредоточилась в районе Рославля. В ее состав предполагалось ввести также 57-й танковый корпус, который еще в конце сентября вел боевые действия на Валдайской возвышенности в составе 16-й армии. 41-й танковый корпус (три танковые дивизии) был подчинен командующему 3-й танковой группой, т. е. включен в состав северной ударной группы. Сюда же направлялся штаб 56-го танкового корпуса.
Таким образом, для удара по Москве в распоряжении группы армий «Центр» имелись значительные силы: три полевые армии и три танковые группы. В составе танковых групп, кроме полка «Великая Германия» и 900-й учебной бригады, насчитывалось тринадцать танковых и восемь моторизованных дивизий. На решающий участок фронта было брошено также большое количество самоходных орудий и тяжелой артиллерии, выделенных преимущественно из состава группы армий «Север». С воздуха наступление поддерживали два воздушных флота. Итак, все было сделано для того, чтобы создать решающее превосходство сил и средств на направлении главного удара. Но один фактор все-таки не был продуман со всей тщательностью, и именно он грозил остановить через короткое время движение мощной лавины войск. Мы имеем в виду неблагоприятное время года. Можно ли было в октябре рассчитывать на сухую погоду, которая благоприятствовала бы быстрому продвижению на большие расстояния и не угрожала бы срывом снабжения? Трудности движения по дорогам в сентябре показали, что благоприятное время года осталось позади. Несмотря на это, немецкое командование приняло решение на наступление, надеясь добиться решительной победы.
Обстановка на фронте 36-й танковой группы в сентябре 1941 года