對於希特勒來說，莫斯科是最重要的軍事和政治目標。他認為，這座城市的崩潰將在短期內導致蘇聯徹底崩潰。國防軍陸軍總司令部參謀總長弗朗茲·哈爾德在1940年寫道：“直接攻擊莫斯科是最好的解決方案。”因此，莫斯科這座城市是規模龐大而且裝備精良的德軍中央集團軍群的唯一目標。參與颱風的單位有3個集團軍（第2集團軍，第4集團軍，第9集團軍）和3個支援它們的裝甲。德國空軍的機群（第2裝甲機群，第3裝甲機群，第4裝甲機群）和第2空軍。總共有超過100萬人，1700輛坦克和14,000門大炮參加了這次行動。同時，德國的空軍優勢顯著下降。自6月22日以來，德國空軍的2,361架飛機受到了不同程度的破壞，包括損毀1,603架和損傷1,028架。因此，第2航空隊只有549架飛機可供使用，其中包括158架中型和俯衝轟炸機以及172架戰鬥機。攻擊使用標準的雷擊。使用裝甲集群深入蘇聯軍隊的後部，並進行雙面攻擊以包圍和殲滅紅軍單位。
德國國防軍的最初計劃是進行兩次單獨的攻擊。第一次是對維亞茲馬的西方面軍及預備隊方面軍的雙重夾擊，第二次是對布良斯克方面軍的單方面進攻，以佔領布良斯克。再從莫斯科南北面對該城進行一次快速鉗形攻勢，從莫斯科的北部和南部圍攻莫斯科，但是德軍已經面臨持續的作戰和後勤供應問題。例如，古德里安（Goodrian）寫道，在行動開始時，一些損壞的坦克沒有更換，機械化部隊也缺乏汽油和補給。
面對德國國防軍的是3個蘇聯方面軍。他們是經過數月的精疲力盡的激戰中重組的軍隊。蘇軍總共有1,250,000人，1,000輛坦克和7,600門大炮參與了城市防禦，蘇聯空軍已付出了令人震驚的多達7500或21200架飛機的代價。為此，蘇聯做出了大量的工業生產以彌補這些損失。蘇聯空軍有936架飛機保護首都，其中578架是轟炸機。儘管進行了一些增援，但空軍力量仍然下降到僅戰前25％的水平。蘇聯軍隊和武器的數量對國防軍構成了嚴重威脅，但是他們的部署卻犯了許多錯誤。大部分部隊都被部署成一條直線，而且在後方卻僅有很少或幾乎沒有預備隊。華西列夫斯基在回憶錄中指出，蘇聯軍隊當時已經做好了充分的準備。這些蘇聯的部署錯誤主要是由於德國國防軍的早期成功以及許多蘇聯防禦部隊的經驗和缺乏足夠的裝備（例如反坦克武器）而導致的，並且這些防禦部隊當時的坦克已經過時。
蘇軍指揮官開始在城市周圍構築大規模的防禦：
1. 建立熱澤夫-維亞濟馬的防衛，它被建立在熱澤夫－維亞濟馬-布良斯克一線上；
2. 莫扎伊斯克防線，它是一條建立在加里寧與卡盧加之間的雙重防線；最後，一個圍繞莫斯科的3重防衛圈，組成莫斯科防衛地帶，這些防禦工事因德國國防軍的快速前進而導致在行動初期大多未準備好再加上德軍的進攻計劃較晚才被發現，因此蘇軍直到1941年9月27日才被命令採取一個總體防衛的態勢。而且新的蘇軍師團在伏爾加河、亞洲及烏拉山脈地區才剛剛建立，需要數個月時間才能調撥，這讓戰爭成了一場與時間的競賽。
