1941年秋，德軍發起進攻蘇聯首都莫斯科的“颱風”行動。起初，德軍第2裝甲集羣進展順利，但很快在姆岑斯克地區遭遇迎頭痛擊，被蘇軍遲滯了整整8個晝夜。
擋住強敵腳步的是蘇軍剛剛組建的獨立第4坦克旅，官兵雖然多為軍校裏抽調來的學員，但他們戰術多變，取得了令人欽佩的戰果，該旅也因此成為率先獲得“近衞”稱號的蘇聯坦克部隊。
1941年9月30日，德軍為了在入冬之前結束對蘇戰爭，向莫斯科發起“最後一擊”。德國中央集團軍羣調集了第2、3、4裝甲集羣，再加上第2、4、9步兵集團軍，總兵力達180萬人，裝備1700輛坦克、1.4萬門火炮和1390架飛機。
德軍計劃從北、中、南三個方向對莫斯科實施向心突擊，每個方向配置1個裝甲集羣和1個集團軍。其中，位於南線的德軍由第2裝甲集羣和第2集團軍組成，擅長指揮“閃電戰”的古德里安正是第2裝甲集羣司令，他統率的部隊於10月2日進至奧廖爾，直接威脅莫斯科門户圖拉的安全。
為了保衞莫斯科，蘇軍將包括獨立第4坦克旅在內的幾個兵團擺到奧廖爾至圖拉公路的必經之地姆岑斯克，依託簡陋的工事進行殊死抵抗。
獨立第4旅是剛剛組建的部隊，大部分官兵是軍校急訓班裏抽調來的。該旅以一個坦克團為核心，配屬摩托化步兵營、反坦克炮營、炮兵營、高炮營等部隊，編制比德軍裝甲師小得多，但使用起來更為靈活，適合在防線出現缺口時及時“封堵”。獨立第4旅旅長卡圖科夫上校是參加過十月革命的老兵，蘇德戰爭前就接受過系統的裝甲兵戰術培訓，堪稱坦克專家。
10月3日，獨立第4旅被編入近衞第1步兵軍，部隊乘火車前往姆岑斯克。10月4日，該旅第一梯隊到達指定地域，馬上沿奧廖爾至圖拉公路兩側佈置陣地，當全旅其他部隊尚在開進之際，德軍的先頭部隊就已經距離姆岑斯克不遠了。
為了創造有利的防禦戰條件，獨立第4旅第一梯隊剛剛到位，卡圖科夫就向德軍佔領的奧廖爾派去兩個偵察支隊：一支由10輛坦克和一個搭乘坦克的步兵連組成；另一支由8輛坦克和一個步兵連組成。傍晚，配屬坦克旅的高炮營也來了，卡圖科夫督促士兵搶挖假掩體，用木板搭建假坦克，而真坦克則部署在離公路4000米遠的小樹林裏。
10月4日深夜，蘇軍偵察分隊在奧廖爾附近設伏，很快一支德軍車隊闖入伏擊圈，被蘇軍坦克在近距離打成“篩子”，隨後蘇軍發起衝擊，抓獲三名俘虜，繳獲一些作戰文件，之後迅速返回旅陣地。通過審訊俘虜，卡圖科夫得知進攻的德軍是第2裝甲集羣所屬的第3、4裝甲師及一個摩托化師，主力距獨立第4旅陣地僅有10千米左右。
由於德軍在兵力和裝備上佔有絕對優勢，而蘇軍其他部隊離獨立第4旅的陣地都較遠，無法提供支援，卡圖科夫決定不與對手在一線硬拼，而是採取頗富彈性的縱深防禦方式。
他把全旅編成兩個防禦梯隊，第一梯隊包括摩步營、反坦克炮營和姆岑斯克內務部隊混成營；第二梯隊是旅屬第4坦克團，用於反衝擊。摩步營和混成營在公路沿線展開，堅守主要陣地，每個營都得到一個坦克排支援，反坦克炮也配屬到各營一線陣地。同時，卡圖科夫還向暴露的側翼方向派出坦克機動分隊，防範德軍斷其後路。
值得一提的是，從伏擊德軍先頭部隊到調整防禦部署，蘇軍僅用了4個小時。
10月5日晨，德軍在經過炮火準備後，以一個團和100多輛坦克向蘇軍設伏地域開來。
當其進入伏擊區後，獨立第4旅突然向德軍縱隊開火，德軍隊形大亂，瞬間被擊毀坦克11輛，人員死傷慘重，不得不撤回原出發地。卡圖科夫預計德軍下一輪進攻會投入更多火炮和飛機，已暴露的守軍若留在原地必將遭到損失，因此當德軍退卻後，獨立第4旅連夜轉移到第一軍人村地域，沿公路兩側重新佈置伏擊陣地，新陣地依然採取兩線佈置模式，即步兵和反坦克炮在前，坦克在後。
10月6日晨，德軍再度來襲，約150輛坦克沿公路向姆岑斯克推進。因為有過遭襲的教訓，所以德軍更加註意戰術配合，當先頭坦克與蘇軍防禦陣地一接觸，德軍迅速展開戰鬥隊形，數十輛坦克突入蘇軍防禦陣地，處於正面陣地的蘇軍反坦克炮兵連抵擋不住德軍的猛攻，火炮一門接一門被摧毀，德軍以為突破了蘇軍防禦，便大膽向前推進，不料遭到埋伏在二線的蘇軍坦克的反擊。
經過12小時激戰，獨立第4旅擊毀德軍坦克43輛，斃傷其官兵約500人。德軍被迫後撤約1千米，在一片窪地裏重新集結。
傍晚，從莫斯科趕來的“喀秋莎”火箭炮營抵達前線，卡圖科夫當即命令該營向躲在窪地的德軍開火。是夜，密集的火箭彈砸向德軍，德軍猝不及防，損失大量人員和裝甲車輛。
與此同時，卡圖科夫也把部隊後撤到第一軍人村以東的新防禦地區，準備繼續抗擊德軍的衝擊。
連吃敗仗的德軍不敢再輕舉妄動了，7日和8日，德軍只以小股兵力進行戰鬥偵察，希望摸清楚蘇軍防禦陣地的具體情況，同時集結新的進攻兵力。而蘇軍抓住這一難得的機會，加緊構築新的防禦工事，等待德軍的下一次進攻。
10月9日，德軍出動轟炸機，對前兩天偵察發現的蘇軍目標進行狂轟濫炸，隨後德軍坦克引導約一個團的步兵向蘇軍防禦陣地中段和左翼發動攻擊，遭到蘇軍摩步營和混成營的頑強阻擊。眼見正面攻擊不成，德軍企圖用坦克實施迂迴包抄，但遭到該旅隱蔽在側翼的坦克預備隊反突擊。
這一回合較量中，德軍又損失33輛坦克和兩個營的步兵，不過獨立第4旅也有大量官兵陣亡，無力再維持完整的戰線了。
10月10日晨，德軍重新發動進攻，他們避開蘇軍防守正面，向其左翼迂迴，因兵力對比懸殊，蘇軍未能擋住這次進攻，德軍佔領姆岑斯克，獨立第4旅面臨被包圍的危險，被迫後撤。11日，獨立第4旅退至奧普圖哈河北岸，直到此時，他們才得到寶貴的休整和喘息機會。
在姆岑斯克的8天阻擊戰中，蘇軍獨立第4旅多次變換陣地，以伏擊和短促出擊的方法，抵擋住德軍兩個裝甲師和一個摩托化師的進攻。據蘇軍統計，該旅共擊毀德軍坦克133輛、火炮49門、飛機8架、彈藥車15輛、迫擊炮6門，殲滅步兵約一個團，阻止德軍裝甲集羣的突進，緩解了莫斯科方向的壓力。
作戰期間，蘇軍旅長卡圖科夫巧妙運用部隊，要求每一輛坦克要有三四個備用發射陣地，打幾炮就換一個地方，目的是讓德軍無法準確估計蘇軍兵力。獨立第4旅從不死守一處，而是不斷轉換新陣地，讓德軍的反撲“無的放矢”。卡圖科夫還特別注意側翼的防守，每個陣地都會在側翼方向安排坦克和步兵掩護，讓德軍此前屢試不爽的側翼包抄戰術屢屢落空。
事實上，卡圖科夫所創造的“步兵防守一線，再由二線坦克反突擊”的防禦戰術，此後為蘇德兩軍廣泛應用。