На рассвете 20 ноября разгорелась сильная артиллерийская канонада в районе Завидова, где отбивала атаку дивизия под командованием полковника К. Н. Виндушева.
В это время дивизия П. Г. Чанчибадзе вышла из окружения. В её 143-м полку отличился танкист В. Андронов, уничтоживший под Теряевой Слободой шесть вражеских танков и два противотанковых орудия. Было решено вывести эту дивизию в резерв.
Рано утром 21 ноября неприятель неожиданно обрушил на штаб 30-й армии танковый удар. Все, офицеры и генералы, вступили в бой плечом к плечу с бойцами 20-го запасного полка. Особенно отличился начальник артиллерии полковник Л. А. Мазанов, который скосил из автомата десяток фашистов. Лейтенант Миненко из танка Т-34 уничтожил шесть вражеских боевых машин. Отважно сражались офицеры М. М. Бусаров, А. Я. Остренко, Н. Н. Олешев, В. Г. Бурыгин, политработники Н. И. Шилов, И. А. Лавренов, Ф. Я. Федулов и другие. Штаб устоял, враг был отбит. Днем 21 ноября в состав армии прибыла 8-я танковая бригада полковника П. А. Ротмистрова. Совсем мало было в ней танков, зато люди дрались отлично. Позже бригада была преобразована в 3-ю гвардейскую. В этот же день прибыл новый начальник штаба армии генерал-майор Г. И. Хетагуров.
22 ноября положение продолжало ухудшаться. Утром 23 ноября противник обошел Клин с северо-востока и юго-востока и ворвался в город. На помощь защитникам Клина 30-я армия направила 58-ю танковую и 24-ю кавалерийскую дивизии, чтобы ударить гитлеровцам во фланг. Однако выправить положение контратакой не удалось: силы были слишком неравные — у врага до 100 танков против наших 15 легких машин.
24 ноября враг захватил Клин. С потерей его наше положение резко ухудшилось. Между 30-й и 16-й армиями образовался восьмикилометровый разрыв. Закрыть его было нечем. Резервов во фронте не было, им было отказано в какой либо помощи, но приказано стоять насмерть.
Враг устремился к Яхроме и Дмитрову. Чтобы воспрепятствовать быстрому продвижению его на этом направлении, генерал-майору Ф. Д. Захарову было поручено объединить все части, находившиеся в районе Клина. Руководимые генералом Захаровым войска втянули противника в тяжелые бои, сдерживая его продвижение.
Одновременно развернулось крупное сражение в районе Солнечногорска, откуда противник наносил удар на Москву вдоль Ленинградского шоссе. И здесь войска 16-й армии оказали врагу упорное сопротивление. Тяжелые бои шли всюду — не только на Волоколамском и Ленинградском шоссе, но и в горловине, образуемой этими магистралями. Здесь, на истринском рубеже, упорно сражались с танковыми дивизиями врага 18-я и 78-я стрелковые дивизии, 1-я гвардейская танковая бригада М. Е. Катукова.
Гитлер требовал от своих войск покончить с Москвой до наступления холодов. Командование группы армий «Центр» торопилось, стремясь добиться решающего перелома. Но достигнуть этого врагу не удалось, его план захвата Москвы был сорван. К концу ноября уже стало заметно, что силы гитлеровцев слабеют. За сутки, а иногда и за несколько суток врагу удавалось продвинуться всего на 3 — 5 километров. Сопротивление наших войск все возрастало. Ведя ожесточенные бои, советские войска закрепились на рубеже верховье реки Клязьмы — Крюково — Дедовск — река Истра, Хотя гитлеровцы неоднократно пытались прорвать отдельные участки крюковско-сходненекого и истринско-дедовского направлений, достигнуть успеха им не удалось. К тому времени их ударная группировка потеряла не менее половины людского состава и огромное количество боевой техники.
25 ноября сильно похолодало. Понижение температуры сопровождалось сильным снегопадом, что затрудняло движение войск.
Враг, хотя и в несколько замедленном темпе, настойчиво продолжал наступать двумя танковыми группировками в направлении на Рогачево— Дмитров. На левый фланг нашей армии давило около 200 вражеских танков при мощной авиационной поддержке. Противник в любой момент мог пробить брешь в нашей обороне.
Необходимо было иметь под рукой резервы, но их не было. Пришлось почистить дивизионные и армейские тылы. Из личного состава хлебопекарен, складов, подразделений охраны удалось набрать восемь взводов, по двадцать человек в каждом. Им придали по одному орудию, по сотне противотанковых мин и тут же ввели в дело.
Бой принял напряженный характер. Бились все вместе: боевые части, штабы, тылы, даже госпиталь легкораненых, грудью заслоняя от врага родную столицу. Полковник Егоров, командир танкового полка, лично расстрелял бронебойными снарядами четыре вражеских танка. Мотострелковый батальон Шестакова истребил пять танков, четыре орудия и до двух рот вражеской пехоты. Санитарка Катя Новикова из автомата уничтожила пять фашистов. Но, несмотря на массовый героизм, наше положение все ухудшалось.
26 ноября в 10 часов противник силой до пехотного полка с танками и артиллерией появился перед передним краем обороны, преследуя отходящие части 30-й армии, и с ходу атаковал левый фланг истребительного отряда и потеснил его. Положение было восстановлено резервом командира батальона. К четырем часам батальон отразил несколько атак гитлеровцев, но в связи с угрозой обхода противником открытых флангов по приказу командира опергруппы начал отход в район Дмитрова. Вечером батальону была поставлена задача занять оборону опорного пункта на рубеже Пулиха, Астрецово, Вороново, высота 233,7, высота 220,2. К утру 27 ноября батальон занял оборону этого опорного пункта. Через несколько часов противник атаковал опорный пункт по всему его фронту, прорвался к Пулихе, Воронову, Дятлеву и окружил их танками и двумя батальонами пехоты. Бой длился пять часов, бойцы дрались героически. Взвод лейтенанта Красильникова из батареи ПТО лейтенанта Чистякова уничтожил два танка и два миномета, сам Красильников был тяжело ранен, но поле боя не оставил. Наводчик 76-мм пушки Звездин подбил четыре танка. Взвод младшего лейтенанта Матюшкина подпустил противника на 40 метров и забросал гранатами: красноармеец Болотин подполз к танку и подорвал его гранатами, а подносчик патронов Набахтовели под огнем врага бесстрашно доставлял боеприпасы. Благодаря стойкости этого батальона и взаимодействовавших с ним подразделений 30-й армии противник был задержан на подступах к Дмитрову на двое суток, столь необходимых Ставке для вывода на этот участок 1-й ударной армии.
27 ноября 1941 года немцы достигли самого восточного пункта наступления на Москву. Две танковых и одна моторизированная дивизии устремились к городам Дмитрову и Яхроме. В Дмитрове началась спешная эвакуация предприятий и учреждений.
Часть войск противника двинулась по Рогачевскому шоссе, намереваясь прорваться к столице этим путем, но встретила сопротивление в районе Федоровки и Каменки. Тогда, обойдя группу войск генерала Захарова, самоуверенно не заботясь о тылах, противник устремился через Ольгово в Яхрому. Фашисты не сомневались в успехе, ведь следом шла знаменитая 7-ая танковая дивизия, с ходу овладевшая Парижем. Что ей какой-то небольшой городок? 27 ноября на всем фронте армии, особенно на дмитровском направлении, шли кровопролитные бои. Но тем не менее, врагом было занято около 50-ти населенных пунктов, в том числе и с.Рогачево В ночь на 28 ноября прибыло обещанное генералом армии Г. К. Жуковым подкрепление— батальон противотанковых ружей из Московской зоны обороны. Около 7 часов утра 28-го ноября 12 — 15 танков и одна-две роты пехоты противника с ходу атаковали левофланговую роту 2-го батальона, занимавшего оборону по западной окраине Яхромы. Рота, не имея никаких противотанковых средств, в том числе и ручных гранат, не выдержала атаки танков. Немцы захватили 20 пунктов, в том числе Заречинскую часть г.Дмитрова и г.Яхромы, откуда через мост вышли на восточный берег канала; здесь они заняли селения Семешки и продолжили преследование.
Группа немецких танков устремилась к селу Перемилову. На их пути встали бойцы 3-го батальона 29-й стрелковой бригады во главе с лейтенантом Г.Лермонтовым. Разгорелся ожесточенный бой. С одной стороны 14 танков в сопровождении пехоты, с другой – горстка самоотверженных бойцов и всего два орудия, прикрывавшие отход батареи. В какой-то момент одна из пушек замолчала, кончились снаряды. Фашисты стали поливать пулеметчиков огнем. Политрук Митяшев попытался прорваться к ящикам со снарядами, но тут же был сражён очередью вражеского автомата.
«Кто-то из расчёта произнёс:
- Нас в плен сейчас возьмут!
- Плен смерти подобен! Огонь! - прокричал Лермонтов.
И эта команда уже не давала нам времени на раздумья. Как гипнозом меня выбросило из-за щита пушки. Подтянуть рывком, по-пластунски ящики со шрапнелью было делом одной секунды. Пушка ожила!». (Из воспоминаний Н.М. Белявцева, командира орудия).
Командующий первой ударной армией генерал-лейтенант Кузнецов В.И. находился в это время в Дмитрове. В распоряжении Кузнецова были лишь стрелковая бригада, растянувшаяся по фронту на десять с лишним километров, бронепоезд 73, дмитровский строительный батальон и дивизион "катюш" с одним боекомплектом. С этими явно недостаточными силами Кузнецов принял решение контратаковать противника, занявшего Перемилово. Но тем не менее бронепоезд-73 сыграл большую роль в обороне г.Дмитрова. Он вступил в бой с 20 вражескими танками, рвавшимися от Яхромы к Дмитрову, часть уничтожил, а часть обратил в бегство.
Начавшееся около 14 часов наступление частей 50-й и 29-й бригад окончилось неудачно. Огнем пехоты и главным образом танков противник остановил наступавшие части в 300 метрах от восточной окраины Перемилова и вынудил их отойти в исходное положение. Только на левом фланге лыжному батальону удалось очистить от мелких подразделений две деревни и выйти на восточный берег канала.
Повторная атака Перемилова была назначена на 6 часов утра 29 ноября. Под покровом темноты части 29-й и 50-й стрелковой бригад под командованием командира 50-й бригады полковника Субботина, сблизившись с охранением противника на 150 — 200 метров, внезапно перешли в атаку и ворвались в деревню Перемилово. Враг, потеряв несколько десятков солдат из 14-й мотодивизии и 20 танков 7-й танковой дивизии, в беспорядке отошел на западный берег канала. Шансы молниеносного удара на Москву с севера были утрачены.