Войска группы армий «Центр» (9,4 и 2-я полевые, 2,3 и 4-я танковые армии) к началу января 1942 г. оборонялись в полосе шириной до 800 км между Пено и Курском. Непосредственно перед Калининским и Западным фронтами в 650-километровой полосе между Селижаровом и Жиздрой в первом эшелоне находились десять армейских (23,6,27,5,9,7,20,12,13 и 43-й) и пять моторизованных (41, 56, 46, 57 и 40-й) корпусов, входивших в состав 9-й и 4-й полевых армий, 3-й и 4-й танковых армий. Кроме того, на стыке с Северо-Западным фронтом, по западному берегу озера Селигер и южному берегу озера Волго, занимали оборону две пехотные дивизии 2-го армейского корпуса 16-й армии группы армий «Север» и часть сил 9-й армии (253-я пехотная дивизия, кавалерийская бригада СС «Мертвая голова»). В резерве противник имел в районе Можайска корпусные части 9-го армейского корпуса, в районе Вязьмы — 339-ю и 208-ю пехотные дивизии и северо-восточнее Спас-Деменска — части 216-й пехотной дивизии. Войска группы армий «Центр» поддерживала оперативная группа «Восток», насчитывавшая около 615 самолетов{192}.
Несмотря на поражение, понесенное в ходе контрнаступления войск Красной Армии под Москвой, группа армий «Центр» продолжала сохранять высокую боеспособность. Верховное главнокомандование вермахта рассчитывало, что она сумеет остановить наступление войск Западного и Калининского фронтов перед так называемой «Зимней позицией». Она состояла из трех полос: первой (главной) глубиной 4–5 км, второй — в 8–10 км и третьей — в 12–15 км западнее первой. Кроме того, одновременно с «Зимней позицией» в 35–45 км за ней подготавливался тыловой, так называемый «Кенигсбергский», рубеж обороны. Наиболее сильная в инженерном отношении первая полоса обороны была построена по принципу опорных пунктов и узлов сопротивления, расположенных преимущественно в населенных пунктах. Впервые в ходе войны противник применил систему траншей, окопов и ходов сообщения в сочетании с укрытиями от холода. В приказе от 3 января Гитлер потребовал от войск, обороняющих «Зимнюю позицию», «цепляться за каждый населенный пункт, не отступать ни на шаг, обороняться до последнего патрона, до последней гранаты»{193}. Одновременно велась подготовка по захвату силами 9-й армии района Ржева.
Войска Западного и Калининского фронтов, ведя длительное время напряженные боевые действия, понесли значительные потери в личном составе и боевой технике. Соединения насчитывали в среднем 3–5 тыс. человек, и только отдельные дивизии имели до 6–7 тыс. человек{194}. В танковых бригадах имелось по 15–20 танков (из них 80–90% легких, устаревших систем), а в артиллерийских полках — по И — 13 орудий. Снабжение войск в связи с увеличением коммуникаций, острым недостатком автотранспорта на ряде направлений и снежными заносами стало затруднительным. Они испытывали недостаток в продовольствии, фураже и горючем.
В соответствии с решением Ставки ВГК командующим Западным и Калининским фронтами 7 января была направлена директива № 151141, которая требовала окружить можайско-гжатско-вяземскую группировку противника{195}. Эта директива легла в основу замысла Ржевско-Вяземской стратегической наступательной операции. Его суть заключалась в том, чтобы охватывающими ударами войск Калининского фронта из района северо-западнее Ржева на Сычевку, Вязьму и войск левого крыла Западного фронта из района Калуги в направлении Юхнов, Вязьма с одновременным наступлением остальных сил Западного фронта на Сычевку и Гжатск окружить, расчленить и уничтожить основные силы группы армий «Центр». Для содействия войскам обоих фронтов армиям левого крыла Северо-Западного фронта предписывалось наступать из района Осташкова в направлении Торопец, Велиж, Рудня. Брянский фронт должен был активными действиями на брянском и орловском направлениях сковать находившиеся здесь вражеские войска и тем самым обеспечить с юга наступление Западного фронта. Для завершения окружения противника предусматривалась высадка 4-го воздушно-десантного корпуса в район юго-западнее Вязьмы с задачей перерезать железную и шоссейную дороги Вязьма — Смоленск.