В 19 часов 6 декабря командир 330-й стрелковой дивизии полковник Г.Д. Соколов решил (доложив командующему армией), не дожидаясь подхода 328-й стрелковой дивизии, внезапным ударом в ночь на 7 декабря штурмом овладеть городом Михайлов. По его решению 1113-й стрелковый полк, усиленный группой танков и одним артиллерийским дивизионом, получил задачу наступать на Михайлов с востока; 1111-й стрелковый полк, также усиленный танками и артиллерийским дивизионом, должен наступать на город с севера; 1109-й стрелковый полк с частями усиления наносил удар с северо-запада с целью отрезать противнику пути отхода на юго-запад. В 20 часов 6 декабря 1111-й и 1113-й полки, имея впереди разведку и группы саперов, разминировавших проходы в минных полях, незаметно для противника сосредоточились в 4 км от Михайлова. Ночью была произведена рекогносцировка, уточнены маршруты движения частей, назначены сигналы взаимодействия. Артиллерия и минометы были установлены на заранее подготовленных позициях.
В 24 часа 6 декабря артиллерия внезапно открыла огонь по врагу, после артиллерийской подготовки пехота стремительно перешла в атаку. Деморализованное охранение противника начало отходить к городу, что позволило советским частям быстро подойти к его окраинам. Для обнаружения их гитлеровцы подожгли на северной окраине города крайние дома, а на восточной зажигательными снарядами противотанковых орудий — скирды соломы. Подразделения 1111-го стрелкового полка, наступавшие под огнем, вынуждены были преодолевать пространство ползком. Артиллерия, находясь в боевых порядках пехоты, прямой наводкой уничтожала огневые точки противника. Уже к 2 часам 7 декабря части дивизии ворвались на окраины города, поэтому противник не мог открыть по ним артиллерийский огонь, так как опасался обстрелять свои войска. В рядах врага началась паника. Это облегчило разгром гарнизона Михайлова. Разбитые остатки противника бежали на юго-запад.
К 7 часам утра 7 декабря город Михайлов был полностью занят частями 330-й стрелковой дивизии. В 8 часов 7 декабря к южной окраине города подошел 1105-й стрелковый полк 328-й стрелковой дивизии. Противник оставил на поле боя только убитыми до 250 солдат и офицеров. Дивизия захватила 550 автомашин, свыше 30 орудий и много другого военного имущества. Достижение внезапности удара по противнику и умелые действия войск ночью решили успех этого боя. Следует отметить разумную инициативу командира 330-й дивизии, который вместо вспомогательной задачи (содействия 328-й дивизии в овладении Михайловом) выполнил основную — освободил город.
В то же время южнее Дмитрова и северо-западнее Москвы советские войска также отбросили ослабленного противника и к 11 декабря выдвинулись к рубежу Истры. В результате этого вражеское командование вынуждено было отвести главные силы 3-й танковой группы на рубеж Клин, Солнечногорск, Истринское водохранилище, Истра. На этом рубеже вражеское командование, пытаясь сохранить за собой железную дорогу Москва — Ленинград, решило остановить продвижение советских войск.
Однако, преодолевая сопротивление врага, войска 30-й армии (командующий — генерал-майор Д.Д. Лелюшенко) 14 декабря вплотную подошли к окраинам Клина с севера и северо-востока, а войска 1-й ударной армии (командующий — генерал-лейтенант В.И. Кузнецов), освободив 8 декабря Яхрому, к 14 декабря вышли в район юго-западнее Клина. Таким образом, группировка немецко-фашистских войск в районе Клина оказалась в очень тяжелом положении. Остро встал вопрос об обороне Клина.
Но на поверку немецкими специалистами этот город, практически полностью состоявший из деревянных и глинобитных зданий, не мог стать крупным узлом обороны на пути наступления советских войск. Тем не менее они попытались организовать оборону города, основываясь на имевшихся каменных зданиях и укрепив его окраины.
Об освобождении города Клин вспоминает командующий 30-й армии генерал Д.Д. Лелюшенко:
«Сразу же после полуночи 14 декабря наша армия, уплотнив боевые порядки на ударном направлении, всеми силами вновь перешла в наступление. Через два часа 1233-й стрелковый полк полковника В.И. Решетова из 371-й стрелковой дивизии, поддержанный 930-м артиллерийским полком майора Б.П. Бесединского, ворвался в Клин с северо-востока. Спустя полчаса достигла юго-восточной окраины города 348-я стрелковая дивизия. Головным шел 1172-й стрелковый полк майора И.П. Захарова, затем — 24-я кавалерийская, которой командовал полковник А.Ф. Чудесов, и морские бригады 1-й ударной армии.
Всю ночь шло сражение за этот важный узел шоссейных и железных дорог. Танковые бригады совместно с моторизованным и мотоциклетным полками сомкнули кольцо вокруг клинской группировки гитлеровцев, перерезав шоссе, идущее на запад, и вышли на тыловые коммуникации неприятеля. Враг попал в ловушку. Поле боя было усеяно трупами гитлеровских солдат и офицеров. В глубоком снегу повсюду виднелись брошенные орудия, танки, автомашины.
В ходе наступления на Клин наша авиация сделала около 2 тысяч самолето-вылетов и нанесла огромные потери неприятелю. 14 декабря командир эскадрильи 521-го истребительного авиационного полка 43-й авиадивизии капитан Клещев уничтожил на аэродроме три вражеских самолета Ю-87. Затем он встретился в воздухе с семью истребителями противника. Смело вступил с ними в бой, двух сбил и вернулся на поврежденном самолете на свою базу.
Ожесточенный бой за Клин шел в течение суток. Фашисты стремились вырваться из окружения, сражались с упорством обреченных, но их попытки были тщетны! Повлиять на ход событий они уже не могли. К утру 15 декабря советские войска полностью очистили Клин».
Избегая полного уничтожения, противник в ночь на 15 декабря частью сил спешно стал отходить на запад. 15 декабря в 2 часа войска 30-й армии вступили в Клин и завершили разгром частей противника, попавших в оперативное окружение. Значительную роль в разгроме клинской группировки сыграла авиация. Она наносила удары по опорным пунктам, отступающим войскам и нарушала работу тыла противника. Разгром клинской группировки противника имел большое значение для развития наступления всех армий правого крыла Западного фронта.
Упорные бои развернулись на солнечногорском направлении. Здесь 20-я армия нанесла удар в районе Красной Поляны. Бои за этот населенный пункт начались 4 декабря 1941 года и длились несколько дней. Краснополянский узел сопротивления прикрывал Солнечногорск с юго-востока. В результате ударов 331-й стрелковой дивизии и 28-й стрелковой бригады гарнизон противника был выбит из Красной Поляны в ночь на 8 декабря 1941 года. Солнечногорск был обойден по бездорожью и лесам с запада и юга. Этот маневр для противника был неожиданным и закончился успехом для советских войск. 11 декабря 31-я танковая бригада (передовой отряд 20-й армии) и 64-я стрелковая бригада, энергично преследуя отходившие части противника, с ходу захватили Солнечногорск. Преследуемые частями 20-й и 1-й ударной армий, немецко-фашистские войска отступили за Истринское водохранилище.
Таким образом, в ходе Московской битвы советские войска в очередной раз столкнулись с трудностями, связанными с подготовкой и ведением боя за крупные населенные пункты, превращенные противником в очаги сопротивления. Лобовые атаки этих населенных пунктов, как правило, не давали существенных результатов и вели к большим потерям. Более результативными были операции, основанные на обходе и блокаде населенных пунктов с последующим штурмом последних. При этом особенно важное значение приобретала артиллерийская и авиационная подготовка штурма города, а также правильные действия войск на его улицах.