很多人覺得不可思議，像莫斯科保衛戰這麼大規模的戰爭怎會被天氣左右呢。但細究蘇德戰爭史會發現，天氣的作用的確很大。俄國的氣候出了名的冷，尤其在1941年和1942年最關鍵的這兩年。
德國軍人在莫斯科郊外部署兵力
1941年6月22日，納粹德國與其盟友入侵蘇聯，使蘇聯及蘇聯紅軍領導層大吃一驚。德軍以閃電戰戰術快速深入蘇聯領土。裝甲部隊以鉗形方式推進，先孤立然後徹底摧毀蘇軍。德軍北方集團軍羣向列寧格勒推進，南方集團軍羣則征服烏克蘭和高加索高地，而中央集團軍則向莫斯科進發。德國進攻蘇聯的軍隊分成三個集團軍羣，南方集團軍羣(由鮑盧斯指揮），中央集團軍羣（由馮.曼斯坦因指揮），北方集團軍羣（由古德里安指揮）。
三大集團軍勢如破竹，短短几個月就佔領了蘇聯歐洲部分的絕大部分。在蘇聯一望無際的大平原上，德軍的閃電戰再次發揮了巨大的威力。在戰爭開始的幾個月裏蘇聯就損失了兩萬多門火炮，飛機約1.3萬架，坦克1.7萬輛。德國進攻蘇聯首都的代號爲“颱風”，希特勒打算半個月的時間佔領莫斯科，命令北方和南方集團軍都來支援中央集團軍羣，三大集團軍羣集結了180萬人，1800多輛坦克。蘇聯平坦的地形使得德軍迅速推進，很快莫斯科被德國困住。
蘇聯在之前的戰役中已經損失了大部分裝備和士兵，最後保衛莫斯科的軍隊僅僅60多萬，裝備也遠不及德軍。全世界都認爲莫斯科守不住，蘇聯要完蛋。蘇聯做好了做最後一次嘗試的準備（後來很多軍事專家認爲，只要莫斯科淪陷，蘇聯一定崩潰，且當時斯大林自己也這樣認爲）。
11月7日，斯大林出人意料地舉行紅場大閱兵，十幾萬紅軍在接受檢閱後直接開赴前線。斯大林號召莫斯科人包括婦女在內構築軍事防塞，組建民兵，與莫斯科共存亡。
正在這時對於德國來說可怕的事情發生了。正當希特勒打算一舉奪下莫斯科時，俄羅斯的冬季提前到來，且出奇的冷。莫斯科大雪紛飛，整個莫斯科河被凍得像條馬路，就連俄羅斯南部的羅斯托夫溫度都在零下十幾攝氏度。
德國士兵被凍得瑟瑟發抖，習慣了溫暖氣候的德國士兵超過一半患病。德國坦克由於沒有在寒冷環境下戰鬥的經驗，因此發動十分困難，很多坦克直接攤在地上，與地面上的冰雪結在一起。德軍的戰鬥力迅速下降，希特勒氣得大罵愛將曼斯坦因。對於已經生活在這片土地超過一千年的蘇聯人來說，寒冷是他們最好的武器。蘇聯人習慣了在寒冷的條件下作戰，蘇聯的兵工廠在生產飛機和坦克時就考慮到了氣候的因素。
蘇聯在與德軍戰鬥時發現德國士兵根本沒有準備保暖物資，就連最基本的棉襖都不多，防凍液、冬季潤滑油之類的東西都沒有。結果就是德軍的坦克開不動、飛機升不了空、槍支打不響。看來希特勒根本就沒想過過冬，他爲何這樣想，因爲他覺得德軍在冬季完全到來前完全有能力打下莫斯科。希特勒於6月開始進攻蘇聯，預計三個月滅亡蘇聯，因此最遲9月底就可以佔領莫斯科。可惜計劃不如變化，他忽略了蘇聯廣闊的國土、龐大的人口和巨大的軍事潛力，更沒想到蘇聯的冬季會提前到來。
到了12月初，氣溫再次驟降，已到了零下30攝氏度以下。德國從1939年進攻波蘭以來就一直忙個不停，德軍拖着疲憊的身子想前進進不了，士兵中有幾十萬個凍傷報告，有的士兵直接倒在了雪地裏。蘇聯的T-34坦克由於在發動機利安裝了空氣壓縮啓動裝置，因此可以照常攻擊德國，很多德國坦克直接趴在地上等着被炮擊。此外，T-34坦克履帶的特殊構造還能保證在雪地裏正常行駛。一向被德國看不起的蘇聯坦克，這時成了葬送德國人的殺手鐗。
在挺近離莫斯科只有十幾公里時，據說衝在最前面的士兵能用望遠鏡看到莫斯科紅場，可是寒冷確實讓勝利變得遙不可及。蘇聯大元帥朱可夫親自指揮軍隊打退德軍的多次進攻，並開始進行反攻，德軍的中央集團軍疲憊到了極點，士兵們滿臉焦慮。向來狂妄的希特勒終於在12月5日簽署了訓令，要求德軍轉入防禦，本以爲可以得到的勝利流產。希特勒沒有想到這次的失利竟變成他厄運的開始。
從1941年的12月開始，蘇聯軍隊進行大規模地反攻，朱可夫從西伯利亞和遠東地區調回了一些裝備精良的部隊到莫斯科，但一直留待反擊之用。紅軍一口氣將德國軍隊擊退100多公里，到了1942年2月，莫斯科保衛戰的形勢開始明朗起來，明顯德軍支持不下去。最後，終於在1942年的4月，蘇聯完全將德軍趕出莫斯科，莫斯科保衛戰獲得完美勝利。莫斯科保衛戰的勝利是蘇聯從戰爭以來獲得的第一個大戰役的勝利，首都成功保衛使蘇聯人民信心大增。而後，蘇聯勢如破竹，最終在1945年初完全將德國人趕出蘇聯領土，並在1945年5月佔領德國首都柏林。
從整場戰役來看，寒冷確實發揮了極其重要的作用。在俄羅斯的歷史上這不是第一次因爲寒冷成功保衛國家。19世界初，當拿破崙的鐵騎橫掃歐洲大陸時，俄國也未能倖免，1812年當拿破崙踏進俄國時，寒冷使得拿破崙的士兵死傷超過總數的2/5。想想俄羅斯在歷次戰爭中的表現就知道寒冷對俄羅斯人有多重要。前蘇聯的鐵木辛哥元帥說：“你以爲我們俄羅斯人會爲寒冷而苦惱嗎？纔不是。”
