Ржевско-Вяземская операция готовилась и развертывалась без оперативной паузы в ходе выполнения войсками фронтов задач контрнаступления под Москвой. По данным «Военной энциклопедии», они насчитывали 688 тыс. человек, 10,9 тыс. орудий и минометов, 474 танка, а противник – около 625 тыс. человек, до 11 тыс. орудий и минометов и 354 танка. Советские войска имели незначительное превосходство в живой силе, в 1,3 раза больше танков и равное с противником количество орудий и минометов.
8 января 1942 г. войска Калининского фронта перешли в наступление. В результате ожесточенных боев его 39-я армия к 15 января вышла в районы западнее и юго-западнее Ржева. К этому же времени левофланговые армии Западного фронта (43, 49 и 50-я армии) достигли района Юхнова, где были вынуждены перейти к обороне на рубежах, удаленных на 70—75 км к северу и юго-востоку от Вязьмы. Использовать создавшиеся благоприятные условия для окружения ржевско-вяземской группировки противника им не удалось. Пополнения не дождались, и мощь ударных группировок оказалась утраченной. На правом крыле Западного фронта медленно продвигались 20-я и 1-я ударная армии.
Командующий группой армий «Центр» генерал-фельдмаршал фон Клюге 14 января доложил начальнику Генштаба Сухопутных войск, что в связи с развитием обстановки на фронте и катастрофическим положением в области снабжения он не в состоянии удержать линию фронта и ликвидировать глубокие прорывы западнее Сухиничей и Ржева. Поэтому предлагалось с целью высвобождения сил для наступления в районе Ржева отвести войска на рубеж Юхнов, восточнее Гжатска, Погорелое Городище, севернее Ржева, озеро Желанье[131]. На следующий день Гитлер разрешил отвести на эту линию соединения 4-й полевой, 3-й и 4-й танковых армий, где окончательно остановить наступление советских войск. С целью закрытия бреши западнее Ржева приказывалось сосредоточить там все возможные силы, сознательно идя на временный риск в районах юго-западнее и южнее Ржева. 18 января фон Клюге уточнил порядок отвода войск на зимние позиции: левого фланга – не ранее 23 января, главных сил 4-й и 3-й танковых армий – 24 января, а частей прикрытия – 25 января.
После кратковременной паузы войска Западного фронта 15 января возобновили наступление. 19 января соединения 33-й армии овладели Вереей, 20-го – войска 5-й армии освободили Можайск и вышли на западную границу Московской области. В это время осложнилась обстановка на левом крыле Калининского фронта, где противник, оказывая упорное сопротивление, пытался главными силами прорваться на запад, в районы Ржева и Сычевки. Для лучшего взаимодействия войск, наступавших на стыке групп армий «Север» и «Центр», Ставка ВГК 22 января переподчинила генералу Коневу 3-ю и 4-ю ударные армии Северо-Западного фронта, проводившие Торопецко-Холмскую операцию.
Войска Калининского фронта получили следующие задачи[132]. 39-я армия и 11-й кавалерийский корпус во взаимодействии с 30-й армией и войсками Западного фронта должны были пленить или уничтожить гжатско-вяземскую группировку противника. Соединениям 29-й и 31-й армий предписывалось не позднее 21 января овладеть городами Ржев и Зубцов. Войскам 3-й ударной армии приказывалось развивать наступление от Холма на Великие Луки и далее на Витебск, а 4-й ударной армии – от Торопца на Велиж, Рудню. Цель наступления – выйти в район Витебск – Орша, отрезав Смоленск с запада, и тем обеспечить взятие Смоленска. Кроме того, часть сил 3-й ударной армии получила задачу нанести удар от Старой Руссы на Холм, отрезать пути отхода противнику из района Демянска и во взаимодействии с 34-й армией Северо-Западного фронта ликвидировать его.