В окружении под Вязьмой оказались 19-я и 20-я армии Западного фронта, 24-я и 32-я армии Резервного фронта, а в окружении южнее Брянска – две армии Брянского фронта – всего 663 тысячи человек, 1242 танка и 5412 орудий. Вплоть до 12–13 октября наши армии под командованием генерал-лейтенанта Михаила Лукина будут оказывать героическое сопротивление в вяземском «котле», сковав 28 дивизий противника. 13 октября советские войска будут сломлены; из окружения выйдут лишь 85 тысяч человек. Каковы были потери на этом этапе Московской битвы (30 сентября – 10 октября), сказать трудно, есть лишь отдельные данные. Так, Резервный фронт потерял 188.761 человека убитыми и ранеными, Брянский фронт – 109.915 человек. Известно, что здесь почти целиком погибли 10 из 12 дивизий московского ополчения. Многие из ополченцев даже не успели научиться стрелять. Михаил Федорович Лукин был тяжело ранен и без сознания попал в плен. В мае 1945 года его освободили из немецкого концлагеря, далее об его судьбе «Военный энциклопедический словарь» (1983) сообщал так: с 1946 года – в отставке по болезни. Умер Лукин в 1970 году в возрасте 78 лет, а в 1993 году ему присвоили звание Героя Российской Федерации.

Одновременно с окружением немецкое командование отдало приказ Гудериану быстро прорываться на восток, захватить Мценск и Болхов. Все пути на Москву были, по существу, открыты. И закрыть их было нечем.

Георгий Жуков прилетел из Ленинграда. Сталин поручил ему немедленно выехать на Западный и Резервный фронты: «Тщательно разберитесь в положении дел и позвоните мне оттуда в любое время…» В тот же день Жуков выехал в штаб Западного фронта и прибыл туда уже ночью. «Из беседы в штабе Западного фронта и анализа обстановки у меня создалось впечатление, что катастрофу в районе Вязьмы можно было бы предотвратить. Несмотря на превосходство врага в живой силе и технике, наши войска могли бы избежать окружения. Для этого необходимо было своевременно, более правильно определить направление главных ударов противника и сосредоточить против него основные силы и средства за счет пассивных участков. Этого сделано не было, и оборона наших фронтов не выдержала сосредоточенных ударов противника. Образовались зияющие бреши, которые закрыть было нечем, так как никаких резервов в руках командования не оставалось».

По мнению некоторых историков, именно в этот день в Кремле между Сталиным и Жуковым произошел следующий разговор. В кабинете были только Сталин и Берия. Оба считали, что Красная Армия терпит поражение. Настало время последовать ленинскому примеру, который в марте 1918 года, не видя иного выхода, подписал с Германией позорный мир, сказал Сталин. Обратившись к Берии, Сталин поручил ему найти пути заключения мира с Германией, пусть даже ценой прибалтийских республик, Белоруссии, Молдавии и части Украины. Берия через своих людей обратился к послу Болгарии Стотенову с просьбой быть посредником. Стотенов согласился, но все его попытки были отвергнуты немцами.

Одна из батарей БМ-13 («Катюша») под командованием капитана Ивана Флерова (Западный фронт) оказалась в окружении. Двигаясь на восток, батарея попала в засаду, большая часть личного состава батареи и Флеров погибли, расстреляв весь боезапас и взорвав установки. Флеров будет посмертно награжден орденом Отечественной войны 1-й степени.

Нарком обороны СССР Иосиф Сталин издал приказ «О введении красноармейской книжки в военное время на фронте и в тылу». Красноармейские книжки для рядового и младшего командного состава существовали в Красной Армии, но в 1940 году почему-то были отменены. То, что этот приказ явно запоздал, и то, что реализация этого приказа в частях затянулась надолго, и обусловило плохую организацию учета потерь личного состава на начальном этапе войны, факты безответственного отношения к захоронению погибших.

Альфред Йодль подписал директиву Верховного главнокомандования, повторившую приказ Гитлера не принимать «капитуляции ни Ленинграда, а позднее – Москвы».

В Центральной России в ночь на 7 октября выпал первый снег.