西方面军从别雷、亚尔采沃、罗斯拉夫利一带向斯摩棱斯克发动大反攻。双方主要在斯摩棱斯克、叶利尼亚展开激战，另一个激战地域在索日河、第聂伯河—别列津纳河之间展开。
7月24日，苏联西方面军第13、第21集团军和预备队方面军的第3集团军重新组建中央方面军，由库兹涅佐夫上将率领，苏军在大反攻时未能粉碎斯摩棱斯克的德军，但粉碎了德军对莫斯科的攻势。
7月23日至25日，苏军又出动了5个战役集群，共16个步骑师、4个坦克师，在别雷、亚尔采沃和罗斯拉夫向德军发起子反攻。苏军的矛头重点指向德军第4装甲集团军和第9集团军。
至7月23日前，德军中央集团军群的装甲集群和摩托化步兵损失兵力近一半，其余步兵兵团损失兵力近20%。德军统帅部于1941年7月就投入近一半的战略预备队，即24个师中的10个半师补充中央集团军群。中央集团军群的古德里安第2装甲集群部队，与苏军展开了自开战以来最激烈的战斗。