2 февраля передовые части 33-й армии вышли на юго-восточные подступы к Вязьме и завязали бои за город, а 1-й гвардейский кавалерийский корпус 3 февраля прорвался к Вязьме с юга. В 12 км северо-западнее города находился 11-й кавкорпус Соколова.
Поскольку к Вязьме практически одновременно вышли войска двух фронтов, логично было бы объединить их действия под единым командованием, что однако не было сделано.
В итоге наступление не согласовывалось ни по распределению задач, ни по времени и месту. Противник, спешно подтянув сюда, кроме пехоты, танки, артиллерию и бомбардировочную авиацию, удержал в своих руках город. Германское командование, отдавая себе отчет, чем грозит потеря Вязьмы, в срочном порядке организовывало на ее подступах оборону, мобилизуя все имевшиеся под рукой силы и средства.
«Несогласованность сроков наступления на Вязьму, — пишет генерал Белов, — не позволила нам использовать элемент внезапности. Больше того, противник получил возможность отражать наступление советских войск по частям, то в одном, то в другом месте, маневрируя своими силами и средствами».
Под Вязьмой завязались ожесточенные бои, в весьма трудных условиях для выдвинувшихся туда советских войск, не имевших тяжелой артиллерии, танков, авиационного прикрытия, снабжения. Ценой больших потерь спешенные конники Белова к 6 января овладели опорными пунктами Стогово и Зубово, но дальше продвинуться не смогли. Не получило развития наступление войск 33-й армии. Части 11-го кавалерийского корпуса достигли автострады Вязьма — Смоленск, но воспрепятствовать движению по ней немецких войск им не удавалось.
Наиболее негативную роль сыграло отсутствие организации и взаимодействия между нашими частями. С Юго-Восточного направления Вязьму обороняли части 5-й танковой, 10-й моторизованной и 516-й пехотной дивизий. На этом направлении оперировали 3 дивизии генерала Ефремова, 5 дивизий Белова, 329-я стрелковая дивизия из армии Говорова, 250-й полк майора Солдатова, 8-я воздушно-десантная бригада Онуфриева. Все эти соединения и части выполняли свои персональные задачи и подчинялись своим штабам или непосредственно штабу фронта. Более того, когда генерал Белов предложил создать под Вязьмой общий фронт с войсками Ефремова, исходя из того, что «в этом случае мы смогли бы свободнее маневрировать имевшимися у нас силами. Но и соединиться нам не было разрешено. Штаб фронта дал мне странное указание: „Локтевая связь с пехотой (имелась в виду 33-я армия) вам не нужна (!)“. 10 февраля немцы контрударами отбросили корпус Белова на 12-15 км от города.
В начале февраля вяземский узел немецкой обороны и коммуникации, связывавшие Вязьму со Ржевом, Брянском и Смоленском, оказались в центре внимания как советского, так и германского командования. Ликвидация юхновской группировки и овладение Вязьмой должны были привести к завершению окружения основных сил группы армий «Центр» и созданию благоприятных предпосылок для их окончательного разгрома. Для вермахта это означало бы настоящую катастрофу. Поэтому военные действия в феврале на Западном направлении, и особенно в районе Вязьмы, приняли чрезвычайно острый характер. Хотя немцам в основном удалось создать новый фронт, удерживался он из последних сил.
Командующий 4-й немецкой армией 31 января доносил, что его
«соединения перенапряжены и душевно истощены. У солдат и офицеров отмечаются нервные припадки. В батальонах осталось примерно по 2 офицера, 12 унтер-офицеров, 60 солдат, по 5 пулеметов и 2 тяжелых пулемета. Пополнение недостаточно обучено, маршевые батальоны должной помощи не оказывают. Врачи отмечают у солдат как общее явление повышенную нервозность и апатию».