К юго-востоку от этих позиций танковая группа Гудериана и, с юга, танковая группа Клейста (из состава группы армий «Юг») замкнули кольцо окружения вокруг Клева. Восточнее атаки противника на внешнем фронте окружения привели к тому, что дивизию вновь бросили в бой и ей пришлось до 22 сентября вести оборонительные бои и предпринимать контратаки в районе Ромн.
Операция по окружению и последующему уничтожению Киевской группировки советских войск была завершена. За ней должна была, хотя и немного позже, последовать операция «Тайфун» — наступление под Москвой.
24 сентября дивизия двинулась через Чернигов и Гомель на Рославль, где поступила в подчинение XL танкового корпуса [генерала танковых войск Георга] Штумме из состава 4-й танковой группы [генерал-полковника Эриха] Гёпнера. Сначала требовалось уничтожить советские войска, расположенные в районе Вязьмы и западнее ее. С этой целью 2 октября дивизия, двинувшись из Рославля в северо-восточном направлении к Юхнову и далее на север, замкнула кольцо окружения на шоссе Смоленск — Москва у Гжатска. Далее дивизия развернулась обратно на восток.
Восточнее, на уровне Бродино, позиции перед Москвой были особенно хорошо укреплены. На этом участке 13 и 14 октября дивизия совместно с 10-й танковой дивизией атаковала противника, при этом командир дивизии был ранен и не смог продолжить командование[92]
. Затем направление наступления повернули на север, на Русу. Начиная с 27 октября, осенняя слякоть парализовала движение танковых и моторизованных частей. Они оказались прикованы на позициях севернее Русы и до середины ноября вынуждены были защищаться таким образом. Потом наступила зима. Появилась возможность двигаться дальше; 17 ноября наступление продолжилось. В начале декабря была взята Истра — маленькая старинная крепость северо-восточнее Москвы.В эти дни линия фронта группы армий «Центр» проходила южнее низовий Оки, от Тулы до района восточнее Калуги — на участке танковой армии Гудериана, западнее Москвы, растянувшись через Димитров до Калинина на Волге, — на участке 4-й и 9-й армий.
6 декабря головные части дивизии смогли приблизиться к Москве до расстояния нескольких километров (Ленино — Рождествено). В это время, в связи с подходом свежих сибирских дивизий, противник начал наносить ответные удары. Советские войска смогли использовать время бездействия вермахта в ноябре для укрепления позиций под Москвой и для подготовки контрнаступления. До Рождества продолжались арьергардные и тяжелые оборонительные бои.
Потом последовало отступление из района Русы на Гжатск — с Нового года до середины января. А затем начались тяжелейшие оборонительные и наступательные бои с переменным успехом в районе Ржева — до, примерно, конца марта 1942 года. Здесь в январе, между Валдайскими высотами, Ржевом и районами Белый — Великие Луки — Холм, сильная советская группировка прорвала фронт, одновременно начав наступление из района Вязьма — Гжатск с целью окружить 9-ю армию. Однако в конце января северная группировка противника была атакована и уничтожена в тяжелых четырехнедельных боях в условия суровой русской зимы. Особенно отличилась в этих боях дивизия СС «Рейх», наносившая удар из района южнее Ржева, и боевая группа «Цеендер» из состава сформированной в генерал-губернаторстве и переброшенной под Москву кавалерийской бригады СС. Этот успех стал переломным пунктом в зимнем сражении.
Командование дивизией СС «Рейх» в середине октября 1941 года приняли на себя сперва [бригадефюрер СС, генерал-майор войск СС Вильгельм] Биттрих, потом временно — [бригадефюрер СС, генерал-майор войск СС Маттиас] Клейнхейстеркамп, в конце оставшейся боевой группой командовал [штандартенфюрер СС Вернер] Остендорф. Солдаты были вынуждены переносить все трудности русской зимы вкупе с бедственным положением со снабжением. В тот год было значительнее холоднее, чем в пресловутом 1812 году, когда Наполеон отступал из Москвы и замерзал на Березине.