Замысел Клинско–Солнечногорской операции заключался в том, чтобы ударами 30–й армии с севера, 1–й ударной, 20–й и 16–й армий с востока рассечь на части основные силы 3–й и 4–й танковых групп врага в районе Клин, Истра, Солнечногорск и создать благоприятные условия для дальнейшего развития наступления на запад. 5–я армия наступлением своих правофланговых соединений вдоль северного берега р. Москва должна была обеспечить левый фланг 16–й армии. Соответственно этим задачам ударная группировка создавалась в каждой армии.
В 30–й армии (107–я моторизованная, 185, 365, 371, 379 и 348–я стрелковые дивизии, 8–я и 21–я танковые бригады, 18, 24, 46 и 82–я кавалерийские дивизии) было решено наносить два удара — основной и вспомогательный. Основные усилия сосредоточивались в центре, где предполагалось наступать на Клин силами 365–й и 371–й стрелковых дивизий при поддержке 8–й и 21–й танковых бригад. Вспомогательный удар наносился на левом фланге силами 348–й стрелковой, 18–й и 24–й кавалерийских дивизий в направлении на Рогачёво. Немецкие историки часто называют проводившие контрнаступление под Москвой соединения «сибирскими». Применение этого термина весьма условно. Например, 348–я стрелковая дивизия полковника А. С. Люхтикова была Уральской, 371–я подполковника И. Ф. Щеглова — Челябинской, а 82–я кавалерийская дивизия Н. В. Горина формировалась в Башкирии.
В соответствии с поставленной задачей 6 декабря войска 30–й армии прорвали фронт оборонявшихся против них двух моторизованных дивизий противника. К концу дня войска Д. Д. Лелюшенко продвинулись на 17 км, расширив участок прорыва до 25 км по фронту. В полдень 7 декабря передовые части 30–й армии вышли к деревне Щапово, в восьми километрах к северо–западу от Клина, где располагался командный пункт LVI моторизованного корпуса. От разгрома штаб немецкого соединения уберегли только многочисленные зенитки, призванные защищать его от ударов советской авиации. К исходу дня 7 декабря, обойдя Щапово и другие узлы сопротивления, войска 30–й армии продвинулись в направлении на Клин на глубину 25 км. Немецкое командование начало стягивать к городу находящиеся поблизости боевые группы танковых дивизий. Первыми пришли на выручку гарнизону Клина авангард 25–го танкового полка 7–й танковой дивизии, возглавляемый уже известным нам по боям за Алитус лейтенантом Орловым. Однако, несмотря на усиливающееся сопротивление, к вечеру 9 декабря войска Д. Д. Лелюшенко вплотную подошли к северной и северо–западной окраинам Клина.
В 1–й ударной армии также были намечены два направления ударов. Основные усилия сосредоточивались на правом фланге и в центре, в районе Яхромы. К 6 декабря вступившая своими подразделениями в бой еще 29 декабря армия большей частью сил (29, 50, 44, 56, 71 и 55–я стрелковые бригады, 133–я и 126–я стрелковые дивизии) уже вела ожесточенные бои, преодолевая упорное сопротивление противника.
Войска 20–й и 16–й армий вели 6 декабря бои местного значения против основных сил 3–й и 4–й танковых групп, наступавших на Москву. Переход в контрнаступление этих двух армий был наиболее трудным, поскольку против них действовали не растянутые по фронту фланговые завесы, но сравнительно сильные соединения, еще не утратившие своих боевых возможностей. В этих условиях не помогло и сужение полосы усилившейся 16–й армии до 20 км, едва ли не вчетверо меньше, чем в середине октября 1941 г. под Волоколамском. Первый день наступления 7 декабря не принес существенных успехов войскам 16–й армии, действия большинства подчиненных К. К. Рокоссовскому соединений можно было охарактеризовать как «наступали, успеха не имели». Не помогло и насыщение армии артиллерией. В начале декабря в 16–й армии было 320 полевых и 190 противотанковых орудий, значительно больше, чем в остальных армиях правого крыла Западного фронта. Достаточно сказать, что всего в четырех наступающих армиях было 785 полевых и 360 противотанковых орудий. Некоторый успех обозначился только 8 декабря, а 9 декабря начался отход противостоящих 16–й армии немецких войск в северо–западном и западном направлениях.