Наряду с задачей уничтожения противника в «котле» под Вязьмой, которое возлагалось на дивизии 4-й и 9-й немецких армий, Ф. фон Бок поставил своим войскам задачи по продолжению наступления. 2-я танковая армия (до 1 сентября 1941 года – 2-я танковая группа. – Авт.) получила задачу при первой возможности прорваться к Туле и продвигаться дальше на Каширу, Коломну и Серпухов. 4-я армия должна была своими 13-м и 12-м армейскими корпусами наступать с рубежа Калуга, Медынь в северо-восточном направлении, 57-м моторизованным корпусом – захватить переправы через реку Протва. Незанятые блокированием «котла» дивизии 4-й танковой группы получили задачу продвигаться вдоль автодороги от Вязьмы на Можайск. Высвобождающиеся силы 3-й танковой группы должны были подготовиться к дальнейшему удару в направлении Калинин, Ржев. 2-й армии во взаимодействии с частями 2-й танковой армии было предписано уничтожить противника в районе Трубчевск, Жиздра.
В это время части РККА, которые оставались неразбитыми и держали оборону между флангами германских прорывов, начали отход со своих позиций на восток, рассчитывая с ходу пробить брешь в немецком кольце. Но быстрое отступление соединений Западного и Резервного фронтов (уже после завершения окружения) было на руку командованию группы армий «Центр», так как теперь у советских войск не оставалось пространства для маневра. Преследуемые с запада немецкими пехотными дивизиями, части Красной Армии упирались в стальную завесу немецких танковых дивизий на востоке. На фронте шириной 80 километров, южнее и севернее Вязьмы, немцы сосредоточили шесть танковых дивизий. Непосредственно Вязьму прикрывала 10-я танковая дивизия. Фронт советской обороны быстро сужался, а все попытки командования 19-й армии (командующий – генерал-лейтенант Ф. М. Лукин) и 20-й армии (командующий – генерал-лейтенант Ф. А. Ершаков) прорваться в районе деревни Богородицкое (северо-западнее Вязьмы) и в районе Панфилово – Юшково (южнее Вязьмы), предпринятые 8–12 октября 1941 года, окончились неудачей.
Согласно отчетной карте ОКХ на 13 октября 1941 года, количество соединений Западного и Резервного фронтов, попавших в кольцо, составляло уже 24 стрелковые дивизии, 3 танковые дивизии и части 15 стрелковых и 7 танковых дивизий. Между тем в сводках ОКХ продолжали появляться новые номера окруженных советских дивизий. В общей сложности в двух «котлах» – под Вязьмой и Брянском – оказались 7 из 15 полевых управлений армий, 64 из 95 стрелковых дивизий, 11 из 13 танковых бригад, 50 из 60 артиллерийских полков. В связи с этим для войск Западного и Резервного фронтов создалась критическая ситуация.
В последующем, действуя испытанными методами, командование группы армий «Центр» попыталось расколоть фронт окружения западнее Вязьмы на две части, чтобы было легче подавить сопротивление и волю к борьбе советских войск. Для этой цели 12 октября 1941 года 87-я пехотная дивизия, в боевом дозоре которой находился командный пункт 8-го армейского корпуса, пробилась с запада, вдоль автострады, к Вязьме. Была установлена связь с находящимися в городе частями 10-й танковой дивизии.
12 октября советские части предприняли попытку прорваться через автостраду с севера на юг западнее Вязьмы. Но командовавший этими войсками генерал Лукин не знал, что в районе Селиваново, где находился генерал Ершаков, сопротивление окруженных было уже практически подавлено. Тем не менее немцы не смогли сдержать последнего отчаянного натиска советских солдат, и в ночь на 13 октября значительная их часть, в результате тяжелых и кровопролитных боев, смогла прорваться на юг. Однако там они попали в новое окружение. 13 октября советские войска в районе Вязьмы прекратили организованное сопротивление, хотя их разрозненные группы продолжали сражаться в тылу у немцев еще как минимум десять дней.
Картина завершившегося сражения была поистине трагичной. Офицер из штаба 8-го армейского корпуса в своем отчете писал: «...Наступил мороз и выпал первый снег. Бесконечные потоки русских пленных шли по автостраде на запад. Полны ужаса были трупные поля у очагов последних боев. Везде стояли массы оседланных лошадей, валялось имущество, пушки, танки».
Также значительны были и потери немецких войск. Только один 8-й армейский корпус в период 2–14 октября 1941 года потерял убитыми, пропавшими без вести и ранеными более 4 тысяч человек. В то же время нужно учитывать, что его части за это время пленили 51,5 тысячи советских военнослужащих и взяли в качестве трофеев 157 танков, 444 орудия и другое военное имущество.
Когда под Вязьмой все было уже кончено, в районе действия 50, 3 и 13-й советских армий Брянского фронта (командующий фронтом – генерал-лейтенант А. И. Еременко, а с 14 октября 1941 года – генерал-майор Г. Ф. Захаров) еще продолжались кровопролитные бои. Только 9 октября 1941 года соединения 2-й армии генерала Вейхса смогли соединиться со 2-й танковой армией Гудериана северо-западнее Брянска, расчленив тем самым советскую группировку на две части. В северной в районе Брянска оказалась 50-я армия, в южной – в районе Трубчевска, Суземки, Навли – 13-я и 3-я армии.
50-я армия еще имела возможность прорваться на город Белев, где на 8 октября находились только части 112-й и 52-й пехотных дивизий 2-й армии и немцы не имели сплошного фронта обороны. Однако начавшийся успешный прорыв 50-й советской армии на Белев был вскоре остановлен по приказу Б. М. Шапошникова. Все попытки частей армии пробиться в юго-восточном направлении на реку Рессета оказались безуспешными. И только затем, потеряв свыше 80% личного состава и более 97% артиллерии, лишившись командующего генерала М. П. Петрова, остатки 50-й армии вышли из окружения, прорвавшись в северо-восточном направлении на Белев.
Очень тяжелым было и положение 3-й армии генерала Крейзера, которая вела бои в районе Дмитровск – Орловский. Она понесла огромные потери, и из окружения в районе северо-восточнее Поныри смогли пробиться только три тысячи человек.
Соединения 13-й армии генерала Городнянского изначально пробивались на юго-восток, в общем направлении на Севск. В результате на дороге южнее Злобино образовалась брешь шириной в 4 километра, которую командование 2-й танковой группы своевременно закрыть не могло, и через нее начали просачиваться мелкие группы из 13-й армии. Однако во второй половине дня 16 октября немецкому мотоциклетному батальону, продвигавшемуся с юга, удалось установить связь с 3-м батальоном 156-го пехотного полка и таким образом закрыть брешь. Только отдельным советским частям удалось в ночь на 17 октября прорваться в направлении моста через реку Свапа.
Итоги сражения под Вязьмой и Брянском были тяжелейшими для советских войск. Согласно предварительным оценкам ОКХ от 14 октября 1941 года, в плену оказалось свыше 500 тысяч советских солдат и офицеров. Немецкими войсками было захвачено 3 тысячи орудий, 800 танков и другая техника. Чуть позже, к 18 октября, 2-я полевая армия доносила о пленении еще 55 тысяч человек и захвате 477 орудий, 21 танка, 1066 автомашин и другой техники. В итоговой сводке германского верховного командования вскоре появились сообщения о взятии в плен 663 тысяч красноармейцев и командиров, уничтожении или захвате 1242 танков и 5412 орудий. По недавно опубликованным данным, за первые 2–3 недели боев под Москвой Красная Армия лишилась до одного миллиона человек, из которых (по немецким источникам) около 688 тысяч пленными.
Таким образом, спустя всего полмесяца после поражения под Киевом Красную Армию постигло под Вязьмой новое величайшее бедствие. В советской стратегической обороне на московском направлении образовалась брешь шириной около 500 километров, закрыть которую практически было нечем. 8 октября 1941 года отдел по изучению иностранных армий Востока Генштаба ОКХ констатировал, что противник не имеет в своем распоряжении крупных сил, чтобы остановить продвижение немецких войск восточнее Вязьмы. Но немецкое командование, будучи в эйфории от одержанных побед, отступило от важнейшего закона военного искусства – сосредоточения сил на направлении главного удара – и решило расширить полосу наступления на север.
8 октября 1941 года в 23 часа 10 минут штаб ОКХ направил директиву штабу группы армий «Центр», из которой следовало, что Гитлер принял решение высвободить 3-ю танковую группу у Вязьмы (выполнение ее задач возлагалось на 4-ю танковую группу) и как можно скорее направить танки Гота в общем северном направлении для участия совместно с частями северного фланга 9-й армии и южного фланга 16-й армии в операции по уничтожению противника в районе между городами Белый и Осташков. Предполагалось, что наступление 16-й армии из состава группы армий «Север» и 9-й армии и 3-й танковой группы из состава группы армий «Центр» навстречу друг другу в случае успеха могло поставить в критическое положение не только советский Северо-Западный фронт, но и все силы Красной Армии, действующие на северном фланге советско-германского фронта.