Строго говоря, началась вторая фаза немецкого наступления на Москву 15 ноября, когда 3-я танковая группа перешла в наступление южнее Калинина. Севернее Московского моря наступали пехотные дивизии, а южнее LVI моторизованный корпус в составе 6-й и 7-й танковых дивизий, 14-й моторизованной дивизии. Второе подвижное соединение танковой группы, XXXXI моторизованный корпус под командованием В. Моделя остался под Калинином. Место для нанесения главного удара наступающим было [324] выбрано практически безошибочно: основной удар пришёлся по растянутой на фронте 30 км 107-й мотострелковой дивизии полковника П. Г. Чанчибадзе. Дивизия относилась к числу вышедших из вяземского «котла» и к началу немецкого наступления насчитывала 2 тыс. человек, 7 орудий и 20 пулемётов. Танковый парк дивизии составляли 2 Т-34 и KB, 11 лёгких танков. Наиболее подходящее определение для такого соединения с учётом занимаемого фронта — «завеса». С утра 15 ноября противник перешёл в наступление по всему фронту 30-й армии. В итоге боёв 15 ноября и в ночь на 16 ноября правофланговые части армии были изолированы севернее Московского моря и оттеснены к Волге. Левый фланг 30-й армии был отброшен назад, и между ним и правым флангом 16-й армии образовался разрыв в 16—18 км. На следующий день 46-я кавалерийская дивизия из резерва фронта была выдвинута на правый фланг 30-й армии и сменила 21-ю танковую бригаду на рубеже Волги. Танковая бригада, которая насчитывала к тому моменту 5 KB и Т-34 и 15 лёгких танков, была переброшена в полосу отходящей 107-й моторизованной дивизии. На фронте 16-й армии 15 ноября противник начал наступление силами левого крыла V армейского корпуса, 106-я пехотная дивизия которого обеспечила стык с 4-й танковой группой. Соединения корпуса также произвели разведку боем на фронте кавалерийской группы Доватора.
К 15 ноября армии Западного фронта занимали следующее положение. 16-я армия К. К. Рокоссовского занимала на волоколамском направлении фронт шириной 70 км силами трёх стрелковых и двух кавалерийских дивизий. Плотность составляла 18 км на дивизию. В первом эшелоне оборонялись курсантский полк, части 316-й и 50-й кавалерийских дивизий, по одному полку от 18-й и 78-й стрелковых дивизий. Основные силы 18-й и 78-й стрелковых дивизий располагались на второй [325] полосе обороны в 8—20 км от её переднего края. Можайское направление прикрывала 5-я армия Л. А. Говорова, занимая фронт 50 км силами четырех стрелковых и одной мотострелковой дивизии с плотностью 12,5 км на соединение. 33-я армия М. Г. Ефремова занимала фронт 30 км силами четырех дивизий с плотностью 10 км на дивизию. Наконец, 43-я армия занимала фронт 30 км с плотностью 6 км. Самые широкие фронты были у 49-й (85 км) и 50-й (70 км) армий, обеспечившие им плотность 16 и 11 км на соединение соответственно.