1941年9月由于在战争的最初几周未能占领苏联首都，德军统帅部准备了一场代号为“台风”的重大进攻行动。为此，德军中央集团军群（陆军元帅博克指挥）集中了 190 万人、14000多门火炮和迫击炮、1700 辆坦克和约1390 架飞机。德军进攻的78 个师中有14个坦克师和8个摩托化师。在莫斯科方向集中了德军东线42%的人员、75%的坦克、近50%飞机和33%的火炮和迫击炮。之前，德军还从未在一个方向集中如此庞大的作战部队，4个装甲集群的3个都集中在此。
与德军相比，莫斯科方向的苏军实力明显低于德军中央集团军群。参战苏军共有125万人，拥有7600门火炮和迫击炮、990辆坦克和677架飞机（包括预备航空群）。此时莫斯科方向防御作战涉及苏军4个方面军，分别是西方面军（司令员И.С.Конев科涅夫上将，之后为Г.К. Жуков朱可夫大将；方面军炮兵司令М.Н.Чистяков切斯特雅科夫少将，之后是И.П.Камера卡梅拉少将）、加里宁方面军（1941年10月17日成立，司令员И.С.Конев科涅夫上将，方面军炮兵司令С.Н. Кузнецов库兹涅佐夫少将）、预备队方面军（司令员苏联元帅С.М.Будённый布琼尼，方面军炮兵司令Л.А.Говоров戈沃罗夫少将，1941年10月10日并入西方面军）和布良斯克方面军（司令员指挥官А.И.Ерёменко叶廖缅科中将，然后是Г.Ф.Захаров扎哈罗夫少将，方面军炮兵司令 М.П.Дмитриев德米特里耶夫少将；1941年11月10日撤销番号，所部被分别编入西南方面军和西方面军）。
1941年9月30日-11月2日莫斯科方向作战示意图
反坦克炮兵最重要任务之一是摧毁敌方坦克，这一任务的成功解决取决于苏军防御的稳定性。它的实施以及其他因素取决于苏军反坦克炮质量。
当时苏军所有反坦克武器的作战能力确保其能够用穿甲弹成功击穿敌方坦克装甲，此时对方坦克装甲厚度为30-50毫米。此时苏军主力反坦克炮为1937年式45毫米反坦克炮，它能够以60度和90度角在最远 800米距离穿透30-45毫米厚装甲。不过它并不总是能正面穿透德军IV型坦克装甲。不过对于苏军来说庆幸的是德军并没有大量装备IV新型坦克。除了这型反坦克炮，其他在红军服役的火炮武器也参与了反坦克作战，如1940年型107毫米加农炮、1936年型76毫米加农炮、1939年式37毫米和85毫米高射炮。高射炮参与反坦克的原因不是反坦克炮作战能力不足，而是因为它们在红军中装备数量有限。
1937年式45毫米反坦克炮准备开火
苏军前线拥有的7600门火炮和迫击炮使得整体防御保持了一定的火炮密度，平均每公里10.5门火炮和迫击炮，在一些集团军防御地段达到每公里20-22门。在这其中，反坦克炮和高射炮的平均密度为每公里3-4门（考虑到坦克无法进入30%的地形），进入射击阵地的火炮、迫击炮和火箭炮平均每公里8门，某些地区15-17门。由于苏军火炮低密度和有限的弹药降低了自身火炮击中对方坦克装甲车辆的可能性。
当时，苏军反坦克炮兵是全线顽强抵抗采用线性编组。尽管苏军反坦克炮兵英勇作战，但德军坦克群以沉重代价突破了苏军的防线。
1941年8月前苏军步兵师反坦克阵地
最高司令部（Верховного Командования）（8月8日起改为最高统帅部Верховного Главнокомандования — ВГК）和红军炮兵司令部在分析了1941年夏季防御战后得出的结论是，必须集中反坦克炮兵和其他所有反坦克作战手段，对敌方坦克进行大规模打击，结束反坦克的“线性”防御，确保其战斗编队的纵深防御，加强侦察以提高对坦克作战能力。
8月，红军炮兵司令、炮兵上将Н.Н.Воронов沃罗诺夫详细说明了最高统帅部1941年7月28日第00549 号“Указаниями по организации системы артиллерийского огня при обороне关于在防御中组织炮兵火力的说明”指令。指令中第一节列出的火炮七项主要任务中的五项，涉及与敌军坦克作战。第二节防御计划指出反坦克武器抵抗力和生存能力，主要通过在主防御区建立多个纵深梯队的反坦克据点（ПТОПов）、反坦克地域（ПТОРов）和纵深防线来实现，这些据点在沿线正面和纵深相互保持通信畅通。在战术和作战防御区需要建立机动反坦克炮群（预备队）。这些作战编队的火炮包括反坦克炮、军属加农炮、最高统帅部预备炮兵和高射炮。
1940年的炮兵上将沃罗诺夫
在封闭射击阵地的炮兵包括高射炮兵必须在阵地中做好反坦克准备以便在与敌方坦克相遇时以直瞄火力射击。在防御纵深，反坦克炮兵预备队需要占领要点，比如敌军坦克预期主攻方向或可能渗透地区，以便随时机动。
反坦克支撑点（ПТОПы）构成了防御的基础。支撑点中还配属步兵，以确保反坦克炮兵据点不被敌步兵占领，并防止他们渗透到据点之间的空隙中。反坦克炮兵的任务是将敌方坦克的集中攻击分割成沿多个沿预定方向的单独突防，并对它们造成决定性的损失。
由于创新，莫斯科防御行动开始时（1941年9月30日 - 12月5日）的反坦克防御获得了新的特点-深度和稳定性。下面两张图很好展示了1941年8月前后的反坦克阵地结构。
1941年8月后苏军步兵师反坦克阵地
反坦克支撑点起到了一种“防波堤”的作用，将敌方进攻坦克编队队形分解并对其造成伤害。不过在10月的战斗中，由于苏军缺乏反坦克武器或未能完全按照红军炮兵司令要求，以及各反坦克地域缺少步兵和工程兵部队，德军坦克群利用反坦克据点间的间隙渗透到苏军防御纵深。此外，起初在封闭射击阵地的火炮并没有足够果断地纳入反坦克防御系统。
在 11月的战斗中，由于侦察的改进和反坦克炮之间更可靠的火力通信，反坦克防御的有效性提高了。为了弥补阵地之间间隙，专门设立了火力排。
指挥官开始更有效地组织火炮与步兵部队的互动，其中包括来自压制敌方步兵火炮。同时，这种配置也有一个明显的缺点，一线部队缺乏强大的反坦克炮兵火力，而且经常在军和师中。
在敌军坦克主要攻击区域，可以达到每公里12门反坦克炮密度，从而确保可以击退敌军每公里20-30辆密度坦克的攻击，并对其重创。
1941年11月苏军步兵师反坦克防御阵地构成
苏军在莫斯科郊区的作战历史充满了从莫斯科防御行动第一天起就与德军坦克进行顽强斗争的例子，其中包括在未完成的莫扎伊斯克防线上的战斗。到1941年10月6日，莫扎伊斯克防线上所有四个要塞区实际上都没有部队，由仓促组建的部队驻守。在小雅罗斯拉韦茨要塞区的基础是波多利斯克步兵和炮兵学校的大约3500名学员、1个预备步兵团、2个反坦克团、1个榴弹炮团和一个坦克连。沃洛科拉姆斯克要塞区有约1000名以最高苏维埃步兵学校学员，2个反坦克炮兵连和步兵第33旅1个营等。总共聚集了约9万人，那时没有其他准备战斗的单位。
军事学校的学员在遥远的首都附近表现了出色的集体壮举。尽管他们军备薄弱，但在10月最关键的日子里，当德军可以在两到三次进攻内到达莫斯科并攻陷时，学员们在最危险的莫扎伊斯克和沃洛科拉姆斯克方向迟滞了优势敌军，尤其是在梅丁Медыни地区伊林斯基防线上的血战。
1941年10月德军第19装甲师在华沙高速公路上被波多利斯克军校学员的坦克
根据朱可夫的记载，西方面军一个由И.Г.Старчака斯塔尔恰卡少校指挥的支队和由上尉Л.А. Мамчика马姆奇卡和大尉Я.С.Россиков罗希科夫指挥的波多利斯克军事学校学员分队5天激战挫败了德军企图进抵尤格拉河突破梅德尼地区的企图。朱可夫写道：“经过五天的激烈战斗，几乎没有人幸免于难，但他们英勇的自我牺牲挫败了德军迅速占领小雅罗斯拉夫茨的计划，并帮助我们的部队赢得了必要的时间，在莫斯科郊区组织防御。同时，在小雅罗斯拉夫茨地区，波多利斯克的炮兵和机枪学校进入并部署在其防御线上”。
根据西方面军司令部命令，由波多利斯克学校组成的综合支队，向小亚罗斯拉夫茨方向推进，在伊林斯科耶地区（Ильинское）加强防御，分队编有2个步兵营和1个反坦克炮兵团（24门45毫米和6门76毫米反坦克炮）。后来，又加入1个反坦克炮兵团和一些撤退的炮兵分队，这样整个支队拥有了60门火炮。在伊林斯基作战地域炮兵负责人（波多尔斯基炮兵学校负责人）И.С.Стрельбицкий斯特列里比茨基上校建议下，反坦克防御阵地构建能够可靠地覆盖Медынь — Подольск公路。为此，组建了4个反坦克地域和1个反坦克炮预备队。在公路最重要方向上有第2和第4反坦克地域覆盖，在4公里正面集中了36门反坦克炮，平均每公里9门。在作战区域其余11公里防御线则由24门反坦克火炮。对德军可能行动方向的正确评估和在主要方向上集中反坦克火炮确保了反坦克防御的稳定性。
1941年10月 11日伊林斯科耶地区（Ильинское）反坦克防御作战
从10月11日开始，苏军开始与优势敌军激战，波多利斯克学校学员表现出勇气、耐力和高超的战斗技能。激战5天后，苏军防御部队伤亡惨重，到10月16日上午只剩下约250人和5门反坦克炮。根据指挥部的命令，10月17日晚，学员连和炮兵连残部突破了包围圈，撤退到了小雅罗斯拉夫茨，开始在新地域组织防御。
5天激战，波多尔斯克学员以牺牲2500人的代价，歼敌5000人并击毁德军坦克100辆，迟滞了德军前进，并为苏军调集后备部队组织新防线争取了时间。
1941年冬莫斯科战役中苏军使用53-K型45毫米反坦克炮作战
未完待续