参加莫斯科会战的苏军有：西方面军、预备队方面军、布良斯克方面军、加里宁方面军和西南方面军右翼。德军为“中央”集团军群。

　　德军统帅部认为莫斯科在政治和军事战略上具有重大意义，占领莫斯科关乎整个战争之命运。德军在攻占斯摩棱斯克和基辅、推进至列宁格勒(今圣彼得堡)附近后，想在战争最初几周内从行进间夺取首都的计划以遭失败，于是德军准备了代号为“台风”的大规模进攻战役。计划规定，以各坦克集团分别由杜霍夫希纳、罗斯拉夫利、绍斯特卡等地域向东和东北方向实施3个强大突击，割裂苏军防御，并在维亚济马、布良斯克两地域合围歼灭西方面军、预备队方面军和布良斯克方面军，尔后以强大快速集群从北面和南面包围莫斯科，在步兵兵团实施正面进攻的同时，攻占苏联首都。为达此目的，德军基本力量集中于斯摩棱斯克以东“中央”集团军群(司令为博克元帅)地带。“中央”集团军群辖第9(司令为施特劳斯上将)、第4(司令为克鲁格元帅)、第2集团军(司令为魏克斯上将)，坦克第3(司令为霍特上将)、第4(司令为霍普纳上将)、第2集群(司令为古德里安上将)(1941年10月起坦克第2集群改称坦克第2集团军，1942年1月起坦克第3、第4集群分别改称坦克第3、第4集团军)，共74个半师，内14个坦克师和8个摩托化师，亦即约占苏德战场步兵师总数的38%，坦克师和摩托化师的64%。陆军由第2航空队进行支援。“中央”集团军群总计约有180万人，坦克1700辆，火炮和追击炮1.4万余门，飞机1390架。

　　对苏军说来，情况异常复杂：当时许多企业被迫向东部地区疏散，因而苏联军事经济还不能够充分满足作战军队对武器和技术兵器的需要，各战线正在进行艰苦的防御交战，军队遭到严重削弱，此外，由于日本和土耳其两国政府采取亲希特勒方针，苏军统帅部不得不在苏日、苏土边境屯扎重兵。最高统帅部大本营对莫斯科会战的企图是，依托有利地区建立纵深梯次配置的防御，阻止德军突向莫斯科，尽可能给德军以大量杀伤，争取时间，并为反攻创造条件。为实现这一企图，大本营采取了必要措施，向莫斯科远接近地派出了精锐部队和兵团。但仍未能改变对苏军不利的兵力兵器对比。

　　截至9月底，西方面军(司令为科涅夫上将)辖第22(司令为沃斯特鲁霍夫少将)、第29(司令为马斯连尼科夫中将，12月为什韦佐夫少将)、第30(司令为霍缅科少将，11月为列柳申科少将)、第19(司令为卢金中将，10—11月为博尔金中将，11月改编为突击第1集团军)、第16(司令为罗科索夫斯基中将)、第20集团军(司令为叶尔沙科夫中将)在奥斯塔什科夫、叶利尼亚西北宽达300余公里的地区占领防御。预备队方面军(司令为苏联元帅布琼尼)以第24(司令为拉库京少将)、第43集团军(司令为索边尼科夫少将，10月为阿基莫夫中将，10月为戈卢别夫少将)在罗斯拉夫利方向100公里正面进行防御，而将其余第31(司令为多尔马托夫少将，10月为尤什克维奇少将)、第49(司令为扎哈尔金中将)、第32(司令为维什涅夫斯基少将)、第33集团军(司令为奥努普里延科旅长，10月为叶夫列莫夫中将)置于西方面军后方谢利扎罗沃、多罗戈布日以东、斯帕斯杰缅斯克一线。布良斯克方面军(司令为叶廖缅科上将)辖第50(司令为彼得罗夫少将，10—11月为叶尔马科夫上校，11月为博尔金中将)、第3(司令为克列伊泽尔少将，12月为普申尼科夫中将)、第13集团军和1个集团军级集群，扼守布良斯克以西及其以南宽达300余公里的地区。总计在西方向上的3个方面军共有125万人，坦克990辆，火炮和迫击炮7600门，飞机677架。德军人员比苏军多0.4倍，火炮和迫击炮多0.8倍，坦克多0.7倍，作战飞机多1倍。德军不仅在数量上，而且在武器质量上也占优势，因为当时苏军坦克和飞机有一半以上是旧式的。德军在坦克、航空兵、反坦克炮兵、高射炮兵以及摩托化兵方面的优势尤为明显。