Попытки овладеть Глуховом привели к значительному расстройству группировки войск фронта, оперативная группа Ермакова натолкнулась на готовый к наступлению 24-й моторизованный корпус, выдвижение которого советская разведка не заметила, и понесла значительные потери. Гудериан атаковал уже разбитые и не занявшие оборонительных рубежей войска.
Генерал Городнянский пытался восстановить положение, бросив в сражение 141-ю танковую бригаду полковника П.Г. Чернова. В результате контратаки были подбиты 12 немецких танков, но это не изменило общего критического положения. Генерал Ермаков тоже попытался нанести удар с юга во фланг 24-му мотокорпусу силами 121-й танковой бригады полковника Н.Н. Радкевича, 150-й танковой бригады полковника B.C. Бахарова и 2-й гвардейской стрелковой дивизии. Но изрядно потрепанные под Глуховом соединения не смогли решить поставленной задачи. Так, от 108-й танковой дивизии оставалось 20 танков.
Оценив обстановку, командующий фронтом 1 октября доложил в Ставку свое решение, суть которого заключалась в том, чтобы силами трех танковых бригад — 42-й, 121-й и 150-й — во взаимодействии со стрелковыми соединениями и кавалерийской группой «уничтожить группировку противника сначала в направлении группы Ермакова, а затем на левом фланге 13-й армии». Таким образом задачу локализации вражеского прорыва командующий фронтом возлагал на 13-ю армию и оперативную группу Ермакова, усиленную 42-й танковой бригадой генерала Н.И. Воейкова. Дело в том, что штаб Еременко полагал, что немецкий удар из района Глухова носит отвлекающий характер, а главный следует ожидать на брянском направлении. Разведка докладывала, что противник наступает силами до 2 пехотных дивизий и до 200 танков. Поэтому основные резервы фронта оставались в районе Брянска.
«Оглядываясь назад, рассматривая теперь обстановку с открытыми картами, приходишь в недоумение: как мы не смогли тогда разгадать намерения противника?… Лучшего района для наступления танковой группы на Москву, чем район Глухов, Новгород-Северский, Шостка, не найти. Путь оттуда на Орел, Тулу был кратчайшим. Десну форсировать не нужно. Брянские леса остаются севернее. Однако командование и штаб Брянского фронта не смогли расшифровать этот легкий шифр».
К полудню 1 октября в результате действий немецкой авиации прекратилась связь со штабами 3-й и 13-й армий, группой Ермакова и Генеральным штабом. Руководство войсками левого крыла фронта было парализовано. Теперь Еременко вообще не имел связи с подчиненными и не мог использовать стоявшие без дела резервы. Дело дошло до того, что армиями Брянского фронта в течение десяти следующих суток руководил напрямую Генштаб, не зная в деталях складывавшейся на месте обстановки.
Соединения, привлеченные для уничтожения вклинившегося врага, выполнить задачу не смогли.
Тем временем германские войска частью сил устремились к Карачеву, в тыл 50-й армии генерала М.П. Петрова, а другой частью — на Орел. На четвертый день наступления, 3 октября, 4-я танковая дивизия, пройдя с боями 250 км, неожиданно для командования Брянского фронта и военного округа, на который возлагалась оборона города, ворвалась в Орел. В городе еще ходили трамваи. Командующий округом генерал-лейтенант А.А. Тюрин рассказывал, что он находился у себя в штабе, когда вбежал рассыльный и сообщил, что на улицах немецкие танки. Войскам Гудериана досталась и неготовая к отпору матчасть четырех противотанковых и одного гаубичного артиллерийских полков. Все это привело к тому, что войска Брянского фронта оказались глубоко охваченными с фланга и тыла. Немецкая бронетехника вышла на дорогу, ведущую к Москве. Путь на русскую столицу в первых числах октября фактически был открыт.
Утром 2 октября перешла в наступление вся группа армий «Центр». Из района Рославля действовала самая мощная из всех 4-я танковая группа, укомплектованная техникой почти на 100%, в составе 46-го, 40-го и 57-го моторизованных корпусов. Группа Гёпнера прорвала оборону противника в полосе 43-й армии Резервного фронта, что позволило соединениям 2-й германской армии генерала Вейхса вклиниться в советскую оборону в стыке между 43-й армией Собенникова и 50-й армией Петрова и тем самым своим правым флангом выйти в тыл Брянскому фронту. 5 октября передовые немецкие части заняли Жиздру, а 18-я танковая дивизия захватила Карачев, перерезав дорогу Орел — Брянск, и развивала наступление на север. Моторизованные колонны Гёпнера стремительно продвигались на Юхнов по Варшавскому шоссе. Пять ополченских дивизий 33-й армии остановить их не могли.
6 октября войскам Еременко полностью были отрезаны пути отхода и снабжения, все три его армии оказались в окружении севернее и южнее Брянска, а остатки частей группы Ермакова оттеснены к югу. 17-я танковая дивизия заняла Брянск и исправный мост через Десну, что позволило Гудериану установить контакт с армией Вейхса. В образовавшемся котле оказались 27 дивизий, две танковые бригады, 19 артиллерийских полков РГК трех советских армий.
7 октября войскам Брянского фронта был отдан приказ пробиваться на восток. Еременко изящно назвал создавшееся положение «ударами Брянского фронта на восток с перевернутым фронтом». В его приказе командармам ставилась задача: «уничтожая противника, строго организованным порядком пробиваться и отводить войска» последовательно по рубежам и за шесть суток отойти на 120— 160 км. Войскам совершать марш, «как правило, ночью, продвигаться быстро, не допускать окружения ни одной дивизии, сохранить полностью материальную часть и огневые средства…».
Как видно, Еременко не потерял присущего ему природного оптимизма и чувства юмора. Фронта уже не было, он был расчленен на три разрозненные группы, не имеющие связи между собой. Сам генерал был ранен во время вражеского авианалета 13 октября и вывезен из котла на самолете в Москву, а его войска остались «наступать с перевернутым фронтом» и «проявлять геройство».
К 17 октября немцы ликвидировали севернее Брянска окруженную группировку 50-й армии, захватив 50 тысяч пленных и до 400 орудий. Командующий армией генерал-майор М.П. Петров погиб. 20 октября завершилось уничтожение войск Городнянского и Крейзера в районе Трубчевска. Из окружения удалось вырваться не более 20% личного состава 3-й и 13-й армий.
Так, «…воины 13-й армии вышли из окружения в составе 10 тысяч человек, все с винтовками, при 32 станковых и 34 ручных пулеметах, со 130 автоматами ППШ и 11 пушками. Все коммунисты имели при себе партийные билеты», — сообщает бывший член Военного совета армии М.А. Козлов (на 30 сентября в армии было 8 дивизий и 169 танков). От 50-й армии осталось около 10% людей и 2,4% орудий и минометов.
После падения Орла возникла реальная угроза немецкого прорыва через Тулу на Москву с юга. Для ликвидации этой угрозы Ставка срочно разворачивала в районе Мценска новую группу войск в составе 5-й и 6-й гвардейских дивизий, 5-го воздушно-десантного корпуса, Тульского военного училища, 4-й и 11-й танковых бригад. Эти части были объединены в 1-й гвардейский стрелковый корпус под командованием генерал-майора Д.Д. Лелюшенко. К моменту встречи с противником эти войска не все прибыли в назначенный район, часть из них перебрасывалась по воздуху из Ярославля.
Первыми вступили в бой танкисты 4-й бригады, сформированной из экипажей бывшей 15-й танковой дивизии, под командованием уже знакомого нам полковника Катукова. В бригаде имелось 49 танков: батальон Т-34 и KB и батальон БТ-7. Но главное, комбриг извлек правильные уроки из собственного опыта боев на Украине. 4 октября под Орлом бригада вступила в бой с наступавшей вдоль дороги Орел — Тула 4-й танковой дивизией Лангермана. Катуков не стал бросать свои машины во встречный бой, а грамотно и умело применил метод танковых засад, устраивая их на выгодных для себя позициях. Когда утром 6 октября колонна немецких танков выступила из Орла, «тридцатьчетверки» нанесли ей столь свирепый фланговый удар, что более 30 танков противника остались догорать на поле боя. Не развивая первоначального успеха, Катуков затем благоразумно отступил. Следующий бой у села Первый Воин южнее Мценска длился 12 часов. Не продвинувшись в течение дня ни на шаг, немцы потеряли 43 танка, 16 противотанковых орудий, до 500 солдат и офицеров. Бригада Катукова потеряла 6 танков, из которых 2 сгорели на поле боя, а 4 были эвакуированы в тыл для ремонта. Измотав противника, бригада в ночь на 7 октября отошла на новый оборонительный рубеж, где в течение двух дней во взаимодействии с частями 201-й воздушно-десантной бригады и 11-й танковой бригады подполковника В.А. Бондаря также успешно отражала атаки вражеских танков.
В этих боях советские танкисты сумели наконец в полной мере использовать все преимущества своих «тридцатьчетверок». Вынужденно оценил их и Гудериан, который до этого к русским танковым войскам и танковым командирам относился довольно скептически. На этот раз он разглядел тревожные симптомы:
