7月15日清晨，德第46裝甲軍牢牢地控製著斯維爾羅費齊，這裏距離克拉斯內約8英裏。德第29摩托化步兵師占領斯摩棱斯克南麵的郊區，德第18裝甲師占領克拉斯內北麵。
蘇軍從奧爾沙-斯摩棱斯克的幾個公路上後撤，四五個長長的行軍縱隊並頭撤退。在第聶伯河東岸，德軍第17裝甲師攻下奧爾沙的東部和南部。
下午17時，在格魯希諾附近，德第18裝甲師與蘇軍展開激戰，被包圍在多布恩的蘇軍正向東突圍。德第18裝甲師的後勤部隊在多布恩與突圍的蘇軍遭遇後，後勤部隊遭受重大損失。
19時15分，德第19摩托化步兵師在斯摩棱斯克地區的攻勢很淩利，但傷亡較大。從這時起，德國中央集團軍群司令博克開始聽到各部隊要求補充人員和裝備的呼聲。
在得到88毫米高射炮平射、火炮及重炮的支援下，德軍47摩托化軍第29師占領了斯摩棱斯克的老城區。斯摩棱斯克的全部陷落隻是個時間問題了。在危急時刻，一個蘇軍軍官在未得到任何上級命令的情況下，下令炸毀老城與工業區之間的大橋，此舉使德軍進攻斯摩棱斯克工業區的行動失敗。
7月16日，蘇軍在從戈梅利-克林齊一帶不斷增兵，在斯摩棱斯克以東的物資運輸更加頻繁。
7月17日，在空軍的協助下，德軍將蘇軍第21集團軍擋在博布魯伊斯克和日洛賓。德第2航空隊出動飛機600多架次。
蘇軍第21集團軍的軍事行動雖然失敗，但它使被德軍圍困的第13集團軍突圍，並為處於包圍圈中的莫吉廖夫城完善防線爭取了寶貴時間。
斯摩棱斯克會戰仍在繼續，截止7月17日，大部分德軍又向蘇聯東部推進200多公裏。蘇軍第16、第19、第20集團軍被包圍，但這一包圍圈並不緊密，斯摩棱斯克-莫斯科的公路上出現了一個缺口。古德裏安貪功心切，並未抽調部隊封閉該缺口，而是命令第46軍繼續向東進攻。
7月18日，德第17裝甲師到達斯摩棱斯克以南地區，擋住從北麵向該市反攻的蘇軍。
7月20日，德軍第46軍攻下斯摩棱斯克以東70公裏的葉利尼亞，構築了一個麵向莫斯科的突出部。在葉利尼亞城的後麵，被圍蘇軍從那個惟一的缺口突圍了。
至此，蘇聯已陣亡30餘萬人，受傷8萬餘人，平均每天傷亡2萬餘人。德國中央集團軍在侵蘇戰爭前期達到了希特預想的目的，給蘇軍以極大的震懾，閃擊戰初戰告捷。
在得知德軍攻下葉利尼亞後，遠在莫斯科的斯大林勃然大怒，他命令鐵木辛哥必須在最近幾天發動反攻。斯大林從第29、第30、第24、第28集團軍抽調了17個師調給鐵木辛哥。
蘇軍繼續反攻位於斯摩棱斯克的德軍第24裝甲軍，同時蘇軍在艾爾雅地區也發動了新的反攻。德軍霍特的第3裝甲集群團正在對斯摩棱斯克東北麵的蘇軍進行包圍。霍特要求古德裏安協助他，從南麵進攻多羅哥布希。
斯摩棱斯克會戰的第二階段（7月21-8月7日）開始了。蘇聯最高統帥部第29、第30、第28、第24集團軍的4個集團軍級戰役集群和羅科索夫斯基率領的集團軍級戰役集群，全麵編入西方麵軍。
西方麵軍從別雷、亞爾采沃、羅斯拉夫利一帶向斯摩棱斯克發動大反攻，目的是與第16、第20集團軍會師，粉碎斯摩棱斯克地區的德軍。由3個師組成的騎兵集群在蘇軍第21集團軍防線內對德軍後方不斷進行偷襲。
雙方主要在斯摩棱斯克、葉利尼亞展開激戰，另一個激戰地域在索日河、第聶伯河-別列津納河之間展開。
7月24日，蘇聯西方麵軍第13、第21集團軍和預備隊方麵軍的第3集團軍重新組建中央方麵軍，由庫茲涅佐夫上將率領。蘇軍在大反攻時未能粉碎斯摩棱斯克的德軍，但粉碎了德軍對莫斯科的攻勢。蘇軍第20、第16集團軍趁機突圍，並撤到第聶伯河對岸。
7月24日，古德裏安把司令部設在斯摩棱斯克西南森林的帳篷裏，距離前線幾英裏遠，當年拿破侖進攻莫斯科時走過的公路距離那裏很近。
7月23日至25日，蘇軍又出動了5個戰役集群，共16個步騎師、4個坦克師，在別雷、亞爾采沃和羅斯拉夫向德軍發起了反攻。蘇軍的矛頭重點指向德軍第4裝甲集團軍和第9集團軍。
蘇軍廣大官兵高呼著"為了祖國，為了斯大林！"的口號發起集團衝鋒，葉利尼亞附近的德軍第10裝甲師、帝國師、"大德意誌"步兵團在蘇軍長期持續的攻勢下處境越來越悲慘。同時，在斯摩棱斯克包圍圈中的蘇軍也發動了大反攻，被前後夾擊的德軍疲於應付。
蘇軍雖然人數較多，同時對德軍造成了巨大的傷亡，但倉促發動反攻，各部隊既缺乏配合又沒有協同，所以，最終失敗隻是時間問題。
至7月23日前，德軍中央集團軍群的裝甲集群和摩托化步兵損失兵力近一半，其餘步兵兵團損失兵力近20%。
德軍統帥部於1941年7月就投入近一半的戰略預備隊，即24個師中的10個半師補充中央集團軍群。中央集團軍群的古德裏安第2裝甲集群部隊，與蘇軍展開了自開戰以來最激烈的戰鬥。