Но советское командование разгадало опасность прорыва под Орлом через Тулу на Москву. Ставка оперативно предприняла контрмеры на этом направлении, но вначале наступление немцев "на Брянском фронте как-то всерьез еще не принималось, хотя оно и было опасным"{102}. Советское командование пыталось с помощью авиации быстро перебросить в Мценск свежие силы. Несмотря на превосходство противника в воздухе, русским удалось в течение трех дней перебросить из района Ярославля 5500 человек с необходимым вооружением и снаряжением. Из свежих сил был сформирован 1-й гвардейский стрелковый корпус{103}, задачей которого было остановить наступление немцев. Соединениям Гудериана противостояла прежде всего 4-я танковая бригада полковника M. E. Катукова, имевшая на вооружении танки Т-34, которые значительно превосходили немецкие танки. Немецкой 4-й танковой дивизии пришлось пройти через тяжелые испытания. С помощью быстро предпринятых контрмер русским удалось приостановить продвижение основных сил 24-го танкового корпуса и нанести ему такие большие потери, что Гудериан писал по этому поводу: "Тяжелые бои постепенно оказали свое воздействие на наших офицеров и солдат... И это было не физическое, а душевное потрясение, которое нельзя было не заметить. И то, что наши лучшие офицеры в результате последних боев были так сильно подавлены, было поразительным"{104}.
Вместо быстрого продвижения пришлось вести тяжелые бои, которые позволили советскому командованию дождаться спасительной распутицы и так задержать немецкое наступление, что передовые наступающие части подошли к Туле только в конце октября{105}. Тем самым были решающим образом парализованы маневренные действия южного крыла группы армий "Центр", что в последующем очень чувствительно сказалось на действиях всей немецкой армии{106}.
Дальнейшие трудности принесли бои непосредственно в брянском котле, который оттянул на себя до конца октября основные силы 2-й общевойсковой и 2-й танковой армий. По немецким данным, бои в этом котле официально закончились 19 октября{107}. В действительности они продолжались до 23 октября, то есть до прорыва из окружения 3-й и 50-й советских армий{108}. Приказ командования группы армий "Центр" от 4 октября, предписывавший 2-й армии не принимать участия в боях за Брянск, а продвигаться вперед, не мог быть выполнен, так как последующие дни показали, что у 2-й танковой армии нет достаточных сил, чтобы самостоятельно завершить бои против окруженной группировки. Поэтому 2-й общевойсковой армии был отдан новый приказ: продвигаясь на восток своим левым флангом, принять участие частью сил в окружении противника под Брянском. В связи с попытками войск Брянского фронта осуществить прорыв из окружения нельзя было и думать об использовании войск 2-й танковой армии для усиления соединений, наступавших на Мценск. Растянувшийся фронт наступления армии Гудериана, который первоначально стоил Боку стольких забот, больше не доставлял беспокойства немецкому командованию, так как русские не сумели организовать взаимодействия между Юго-Западным и Брянским фронтами. 13-й армейский корпус 2-й армии смог быстро продвинуться на восток. Кроме того, 9 октября удалось достигнуть соединения 2-й армии и наступавшей с северо-востока 2-й танковой армии. Окруженная брянская группировка противника была разделена на две части - северную, в районе Брянск, Жиздра, и южную, в районе Трубчевска. Командование группы армий в тот же день издало приказ, согласно которому 2-й армии ставилась задача разгромить северную часть окруженной группировки, а 2-й танковой армии - южную часть. 12 октября северо-восточнее Брянска было окончательно замкнуто кольцо окружения вокруг северной части группировки противника. Однако значительным силам советских войск еще 8 октября удалось прорваться и, несмотря на большие потери (был ранен и командующий фронтом Еременко), 12, 13 и 14 октября выйти из окружения. При этом 3-я армия русских сначала пыталась прорвать немецкие позиции на участке Навля, 13-я армия под Хомутовкой, а 50-я армия у Рессеты. Так как попытки прорыва 50-й армии были неудачными, то она, понеся большие потери, повернула на северо-восток в направлении Белёва, чтобы прорваться там. Бок был обеспокоен тяжелыми боями в районе окружения и торопил с продвижением обеих немецких армий. 12 октября он писал в своем дневнике: "Гудериан не продвигается вперед; он, как и Вейхс, застрял в брянском котле". Однако вскоре Бок узнал, что, несмотря на начавшуюся перегруппировку 2-й полевой и 2-й танковой армий, движение вперед на северо-восток в результате упорного сопротивления противника стало возможным только после окончания боев в районе брянского котла. Советские войска, которые 22 и 23 октября прорвали немецкие позиции и в соответствии с приказом Еременко вышли на рубеж Белев, Фатеж, своим сопротивлением в решающей степени парализовали наступление южного крыла группы армий "Центр" и не позволили организовать быстрое преследование. Бои в брянском котле не принесли немцам желаемого успеха.