Согласно полученным директивам армии правого крыла Западного фронта с утра 17 декабря продолжили преследование. Противник отводил остатки 3–й и 4–й танковых групп на линию рек Ламы и Рузы, прикрываясь арьергардами. Они готовились занять рубеж обороны, чтобы удерживать его в согласии с идеями, описанными выше в приказе фон Бока. Но в период с 17 по 20 декабря боевые действия на фронте 1–й ударной, 20–й и 16–й армий носили характер непрерывного преследования немцев. Соединения двух танковых групп откатывались на запад, теряя людей и технику. На 19 декабря парк артиллерии всей 3–й танковой группы состоял из шестидесяти трех 10,5–см легких, двадцать одной 15–см тяжелой полевых гаубиц и одной(!) 10–см пушки.
Быстрый откат от Москвы привел к кадровым перестановкам в руководстве группы армий «Центр» и верховном командовании немецкой армии. Фельдмаршал Браухич 19 декабря был вынужден сдать обязанности главнокомандующего сухопутными войсками, и теперь командование армией принял на себя лично Гитлер. В тот же день фельдмаршал Федор фон Бок был смещен с поста командующего группой армий «Центр», а его место в 11.00 19 декабря занял ранее командовавший 4–й армией Гюнтер фон Клюге. Для руководства 4–й армией был вызван из группы армий «Юг» генерал горных войск Людвиг Кюблер, хорошо себя зарекомендовавший в ходе летней и осенней кампаний в качестве командира XLIX горного корпуса 17–й армии.
По мере сокращения фронта 3–й и 4–й танковых групп сопротивление немецких войск продвижению на запад постепенно нарастало. Достаточно ярко это проявилось в ходе боев за Волоколамск. Город находился в полосе наступления 20–й армии. Командующий армией А. А. Власов направил основные усилия подчиненных ему войск 17 декабря на захват Волоколамска. Овладение Волоколамском возлагалось на группу генерала Ремизова (131–я и 145–я танковые, 17–я стрелковая и 24–я танковая бригады). Вследствие возросшего сопротивления противника (части 106–й пехотной, 2–я и 5–я танковые дивизии) задача дня не была выполнена. Группа генерала Ремизова с утра 18 декабря совместно с группой генерала Катукова (1–я гвардейская и 17–я танковая бригады, 89–й отдельный танковый батальон) 16–й армии вела в течение дня бой с противником в районе Чисмена. Бои продолжались до 19 декабря. Только 20 декабря части 106–й пехотной и 5–й танковой дивизий были выбиты из города Волоколамска.
Тем временем днем 20 декабря правофланговые части 1–й ударной армии, развивая преследование противника, вышли к р. Ламе. Так наступающие армии правого крыла Западного фронта достигли рубежа р. Лама и Руза, на котором немецкое командование планировало остановить советское наступление. Попытка 1–й ударной, 16–й и 20–й армий с ходу прорвать оборону противника существенных результатов не дала, и они вынуждены были остановиться перед этим укрепленным рубежом. До 25 декабря войска правого крыла фронта вели бои с целью улучшения своего положения, а затем приступили к организации тщательной подготовки к прорыву обороны противника на этом рубеже. Боевые действия на рубеже двух рек приняли затяжной характер.
Итоги операции
За период с 6 по 25 декабря войска правого крыла Западного фронта с боями продвинулись на запад на глубину до 100 км (среднесуточный темп — до 6 км). Такой сравнительно низкий темп объясняется тем, что в составе наступающих советских войск не было крупных механизированных соединений, которые могли бы вырываться вперед и перехватывать пути отхода. Крупные механизированные соединения заменяла прежде всего кавалерия, а в случае с попыткой перехвата коммуникаций 3–й танковой группы был даже применен «вертикальный охват» с помощью парашютного десанта.
С оперативной точки зрения сценарий развития событий был достаточно характерным. В процессе наступления немецкие войска растянули фланги, вследствие чего снизилась плотность построения войск на них. Это позволило советскому командованию нанести удары по растянутым пехотным и моторизованным дивизиям и поставить две танковые группы на грань окружения. Отход на рубеж рек Лама и Руза привел вследствие увеличения плотности войск к построению сравнительно прочной обороны, прорыв которой с ходу, без длительной подготовки, был невозможен. Характерной чертой операции, как и других сражений зимней кампании 1941/42 г., стало массированное использование советской кавалерии. Выбранная в ноябре немецкими войсками лесистая местность к северо–западу от Москвы в декабре способствовала использованию советским командованием крупных масс конницы. Массированному применению кавалерийских соединений благоприятствовала также сравнительно низкая активность вражеской авиации.