В то время как 1-я ударная и 30-я армии вели бои за Клин, 16-я и 20-я армии продвигались на запад. Двигались они по тому же маршруту, которым войска К. К. Рокоссовского были вынуждены отходить в ноябре 1941 г. Только теперь 16-я армия делила свою прежнюю полосу с 20-й армией А. А. Власова. Для овладения истринским рубежом командующий 16-й армией генерал-лейтенант К. К. Рокоссовский создал две ударные группы. Первая в составе 145-й танковой бригады, 44-й кавалерийской дивизии и 17-й стрелковой бригады предназначалась для обхода Истринского водохранилища с севера. Вторая в составе 9-й гвардейской стрелковой дивизии, 17-й танковой, 36-й и 40-й стрелковых бригад и 89-го отдельного танкового батальона – в обход водохранилища с юга. Часть сил 16-й армии переправилась через водохранилище и нанесла фронтальный удар.
На рубеже водохранилища немецкие войска пытались оказать нашим войскам серьезное и длительное сопротивление. Вода из водохранилища была противником спущена, лед опустился на несколько метров и у западного берега был покрыт слоем воды в 35–40 см. Кроме того, западный берег водохранилища был заминирован. Артиллерия быстро продвигавшейся вперед 16-й армии отстала. Все это создавало дополнительные трудности для наших наступавших войск и облегчало врагу ведение оборонительных действий. Однако 15 декабря выход двух фланговых группировок севернее и южнее водохранилища заставил немецкое командование быстро отступить в западном направлении. Тем самым оборона противника на рубеже Истринского водохранилища была прорвана. Наши войска получили возможность развивать наступление в направлении на Волоколамск. Однако следует указать, что форсирование войсками 16-й армии Истринского водохранилища затянулось на три дня, вследствие того что своевременно не были приняты меры по обеспечению переправы. Это облегчило немцам отход и организацию обороны на р. Рузе.
>Бойцы Красной Армии изучают брошенную 210-мм гаубицу
Во второй декаде декабря к наступлению правого крыла Западного фронта присоединилась 5-я армия генерал-лейтенанта артиллерии Л. А. Говорова. Эшелоном развития успеха в армии был 2-й гвардейский кавалерийский корпус генерал-майора Л. М. Доватора, переданный 7 декабря из состава 16-й армии в 5-ю армию. 13 декабря фронт немецких войск в 10 км юго-западнее Звенигорода был прорван. Корпус Доватора при поддержке стрелковых соединений 5-й армии начал развивать наступление на северо-запад в направлении на оз. Тростенское в тыл войскам противника, оборонявшимся западнее Звенигорода. Прорыв 2-го гвардейского кавалерийского корпуса поставил под удар не подвергавшийся атакам в первые дни наступления LVII моторизованный корпус и исключил его использование немецким командованием на волоколамском направлении.
Нужно сказать, что кавалерия сыграла исключительную роль в сражении за Москву как в оборонительной, так и в наступательной его фазах. Самостоятельные механизированные подвижные соединения класса танковой или моторизованной дивизии у советского командования в тот период отсутствовали. Самым крупным подвижным соединением были кавалерийские дивизии. Танковые бригады численностью около полутора тысяч человек сами по себе в качестве самостоятельного средства борьбы были слабоваты. Поэтому преследование отходящих немецких войск в декабрьском наступлении велось подвижными группами, состоявшими из кавалерийских и танковых частей.
16 декабря командование Западного фронта поставило задачу на преследование всем(!) армиям, входящим в его состав. Теперь наступательные задачи ставились не только армиям правого и левого крыльев фронта, но и доселе оборонявшимся в центре построения советских войск на московском направлении 33, 43 и 49-й армиям. Главная задача армий была сформулирована как «безостановочное преследование врага» (Русский архив: Великая Отечественная. Т.15(4–1). М.: ТЕРРА, 1997, с.191). Как средство решения тактических задач Военный совет фронта требовал «более активного использования подвижных передовых отрядов для захвата узлов дорог, мостов и тактически важных рубежей. Для параллельного преследования противника широко использовать для движения по целине лыжные отряды» (там же, с.192).