В ходе Вяземской оборонительной операции советские войска потерпели крупное поражение. «Неудача, постигшая нас под Вязьмой, – пишет Василевский, – в значительной мере была следствием не только превосходства противника в силах и средствах, отсутствия необходимых резервов, но и неправильного определения направления главного удара противника Ставкой и Генеральным штабом, а стало быть, и неправильного построения обороны. Вместо того чтобы выделить Западному и Резервному фронтам самостоятельные полосы для обороны с полной ответственностью каждого из них за эти полосы в целом, как по фронту, так и в глубину, 24-я и 43-я армии Резервного фронта к началу наступления противника занимали оборону в первом эшелоне, находясь между левофланговой армией Западного и правофланговой армией Брянского фронтов. Остальные три армии Резервного фронта, растянутые в одну линию на широком участке, находились на позициях в непосредственной глубине обороны Западного фронта по линии Осташков – Оленино – Ельня. Оперативное построение крайне затрудняло управление войсками и взаимодействие фронтов. Даже в результате хорошо, правильно организованной обороны на направлении главных ударов врага ни Западный фронт, ни войска направления в целом не имели превосходства»[158].
По уточненным данным, потери войск Западного и Резервного фронтов составили около 6 тыс. орудий и минометов, более 830 танков[159]. По сведениям фон Бока, в сражениях за Брянск и Вязьму в плен попали 673098 человек, захвачено 1277 танков, 4378 артиллерийских, 1009 зенитных и противотанковых орудий, 87 самолетов[160]. Командующий Брянским фронтом, так и не сумевший наладить управление войсками, 13 октября во время налета вражеской авиации был ранен. Ночью на самолете генерала Еременко переправили в Москву, а его обязанности стал исполнять начальник штаба фронта генерал Г.Ф. Захаров.
После окружения противником крупных сил Западного и Резервного фронтов под Вязьмой создалась крайне опасная обстановка на московском направлении – пути к Москве с запада оказались открытыми. 12 октября ГКО принял постановление № 765сс, согласно которому Наркомату внутренних дел поручалось взять под особую охрану зону, прилегающую к Москве, с запада и юга по линии Калинин, Ржев, Можайск, Тула, Коломна Кашира. Для форсирования строительства третьей линии обороны сроком на 20 дней мобилизовывались 250 тыс. колхозников, рабочих и служащих учреждений и предприятий, расположенных в Московской области, а также 200 тыс. служащих учреждений и предприятий и рабочих предприятий Москвы, не занятых на производстве танков, боеприпасов и вооружения[161].
Гитлер был уверен в том, что в ближайшие дни удастся