К исходу дня немцы вклинились в оборону советских войск южнее Наро-Фоминска на 8–9 километров. Разведывательный немецкий батальон проник в Химки, но на следующее утро был изгнан оттуда несколькими танками и отрядом наскоро мобилизованных жителей города.
Соединения 2-й танковой армии Гудериана предприняли последнюю попытку овладеть Тулой ударом с востока, перерезали связывавшие город с Москвой железную и шоссейную дорогу. Одновременно немцы начали наступление севернее Тулы с запада. Для Тулы день 3 декабря был самым критическим: городу угрожало полное окружение, немцы уже были в 15 километров севернее Тулы на участке железной дороги Серпухов-Тула.