Предпринятых руководством МВО мер было, разумеется, недостаточно. Требовались решительные шаги со стороны высшего руководства страны и армии. У возглавлявшегося маршалом Б. М. Шапошниковым Генерального штаба Красной армии было четыре потенциальных источника соединений для заполнения бреши, образовавшейся в результате окружения Западного, Резервного и Брянского фронтов. Первым ближайшим к Москве источником было северо-западное направление. Сделав сильный и неожиданный ход с рокировкой на центральный участок фронта 4-й танковой группы, немецкое командование почему-то не предусмотрело симметричного шага со стороны своих оппонентов. В связи с убытием в группу армий «Центр» большего числа подвижных соединений немцев соотношение сил под Ленинградом изменилось, что позволило высвободить целый ряд свежих дивизий. В сентябре Генеральный штаб Красной армии готовил контрнаступление, призванное деблокировать Ленинград. Для этого контрнаступления постепенно собирались резервы. Ещё 10 сентября 1941 г. 32-я стрелковая дивизия Дальневосточного военного округа получила приказ о перевозке в Архангельский военный округ. 24 сентября она уже была направлена в район Волховстроя, где дивизия вошла в состав вновь созданной 4-й армии. В ту же 4-ю армию была направлена 9-я танковая бригада. Когда со всей определённостью обозначилась картина вяземской катастрофы, 5 октября 1941 г., 32-я стрелковая дивизия получила приказ на погрузку в эшелоны и отправку в район Можайска. На следующий день получила приказ об отправке в Москву 9-я танковая бригада. Также 5 октября был отдан приказ о переброске по железной дороге из 52-й армии 312-й и 316-й стрелковых дивизий. Находившаяся в районе Ладожского озера 52-я Отдельная армия подчинялась Ставке, и по первоначальному замыслу вместе с 4-й армией предназначалась для операции по деблокаде Ленинграда. Но ситуация изменилась, и дивизии понадобились для защиты столицы. Перевозка этих соединений, сыгравших ключевую роль в начальной фазе битвы за Москву, заняла несколько дней. Предназначенные для обороны Можайского УР части 312-й стрелковой дивизии начали прибывать по железной дороге 9 октября и выгрузку закончили только 12 октября, когда бои уже начались. Появление трёх дивизий, занявших Можайский рубеж, было для немцев неожиданностью, хотя по сути советское командование просто отзеркалило рокировку 4-й танковой группы, переместив силы с временно затихшего участка фронта.
Вторым источником войск для выдвижения на подступы к Москве было Юго-Западное направление. Здесь ситуация была намного сложнее, рухнувший после окружения под Киевом в сентябре фронт был только что с трудом залатан и медленно откатывался на восток. Однако уход с ТВД 2-й танковой группы Г. Гудериана и части сил 1-й танковой группы Э. фон Клейста позволил высвободить сильные подвижные соединения — 2-й кавалерийский корпус П. А. Белова и 1-ю мотострелковую дивизию. Однако в связи с напряжённой обстановкой 1-ю мотострелковую дивизию высвободили только 12 октября, а 2-й кавалерийский корпус только 26 октября. В связи с удалённостью ТВД от Москвы быстрого прибытия этих соединений ожидать не приходилось.
Как ни парадоксально это звучит, некоторые надежды могли возлагаться на прорыв из кольца окружения отдельных соединений и групп бойцов и командиров. В наибольшей степени этот фактор оказал влияние на восстановление фронта на брянском направлении. Однако «вяземский котёл» также дал некоторое количество соединений разной степени комплектности. Своего рода «счастливчиком» стала 53-я стрелковая дивизия, командир которой в первые же дни операции «Тайфун» оценил обстановку и повёл своих подопечных на восток, умудрившись проскочить Юхнов за несколько часов до входа в город дивизии «Дас Райх». Далее дивизия двигалась на Медынь, где приняла активное участие в восстановлении фронта.