1940年夏，希特勒在取得对法国战争的胜利后，进攻苏联的议案又提上日程。希特勒进攻苏联的想法由来已久。早在20年代，他在自传《我的奋斗》中就这样写道：“德国不能满足于1914年的边界。”“我们要从600年前停止下来的地方开始行动。”“我们是民族社会主义者，我们要自觉地改变战前对外政策的方针。我们要消除德国长期以来在南欧和西欧的目标并把自己的目光集中到东方……但当我们今天说到欧洲的新领土时，我们首先指的就是俄国及其所控制的仆从国。”
希特勒进攻苏联的想法立即在德国高级军事领导中引起了反响。最高统帅部及海陆空将领都参加了关于进攻苏联的时间和方式问题的讨论。将军们普遍认为，现在德国正处于军事鼎盛时期，时机极为有利。陆军元帅勃劳希契在7月21日的德国最高统帅部会议上作了对苏作战的报告。在报告中，他对陆军最高统帅部的意见表示乐观，并建议对苏战争应该在1940年就开始。
为了高度保守机密，希特勒命令由总参谋部来研究进攻苏联的计划，以便对任务、时间和目标有一个明确的了解。在以后的几天里，希特勒在柏林和上萨尔茨山接见了罗马尼亚、保加利亚和斯洛伐克的总理。在得知苏联对波罗的海国家的合并，以及对比萨拉比亚和北布科维纳的占领后，希特勒决定推迟解决巴尔干问题，加紧考虑进攻苏联的计划。
7月31日，希特勒在伯格霍夫召开最高军事会议。会上，先由海军元帅雷德尔报告了“关于英国登陆战准备工作的第16号指令”，即“海狮计划”的准备工作的进度。雷德尔说，9月15日将是开始执行“海狮计划”的最早日期，前提是届时没有“由于天气或者敌人的原因而出现不测情况”。雷德尔就这一前提向希特勒解释说，英吉利海峡和北海的天气，除了10月上半月以外，一般都是恶劣的。10月中旬开始有薄雾，到了下旬就有浓雾了。然而，这只是天气问题的一部分，“只有海上风平浪静，才能够执行作战计划”。“即使第一批部队在天气有利的条件下渡海成功，还是不能保证第二批第三批部队也能够有同样有利的天气。事实上，我们必须认识到，在一些港口可供利用之前，有好几天是不能运送比较大量的物资的。”这样一来，陆军就会陷入困境：他们会被搁在海滩上，没有给养，也没有援军。这位海军元帅在结束他的发言时说：“从一切情况考虑，最有利的作战时间将是1941年5月。”希特勒发言，表示对雷德尔的结论不敢苟同。并认为不能因为天气情况而不考虑错失良机的后果。德国海军到来年春天也不一定就能打败英国海军。而如果给英国陆军8个月到10个月的时间，它就将会有30～35个师的兵力，到那时再登陆作战将会更加困难。因此他认为：“必须设法为1940年9月15日开始的作战行动进行准备工作……至于这次作战行动是在什么时候开始，将在空军对英国进行一个星期的密集轰炸之后作出判断。如果空袭的效果很好，敌人的空军、港口和海军等等遭受重创，那么‘海狮计划’将在1940年进行。否则将推迟到1941年5月。”
希特勒话锋一转说：“英国的希望在于俄国和美国。如果对俄国的希望破灭，那么对美国的希望也将破灭，因为消灭俄国以后就会大大增加日本在远东的力量。我现在越来越相信，英国继续进行战争的顽强决心是由于它对苏联有所指望。英国人原来已经完全倒下了。现在他们又站了起来。俄国只需向英国暗示，它不希望德国过分强大，那么就像一个快要淹死的人突然抓到救命稻草一样，英国会重新获得这种希望：局势在6个月到8个月之内就会完全改观。但是如果俄国被摧毁，英国的最后希望就会被粉碎。那时，德国就将成为欧洲和巴尔干的主人。因此，必须消灭俄国。时间定在1941年春天。”
随后，希特勒详细地叙述了他的作战计划。他认为，这次行动只有以一举摧毁苏联为目标，才值得进行。只占领俄国的大片领土是不够的。“要消灭俄国的生存力量！这才是目的！”希特勒强调说：“首先将发动两个攻势，一个是在南方向基辅和第聂伯河进攻，另一个是在北方通过波罗的海国家，然后向莫斯科进攻。两支军队将在莫斯科会师。在这以后，必要时将进行一次特殊作战，以获取巴库油田。”他接着说，他将干脆吞并乌克兰、白俄罗斯和波罗的海沿岸各国。他将拨出120个师来进行整个战争，留60个师保卫西线和斯堪的纳维亚。进攻将在1941年5月开始，用5个月的时间完成，在冬天结束。他补充说，他本来希望在今年这样做，但是这已经证明是不可能的了。
8月26日，希特勒便下令从西线向波兰派遣10个步兵师和2个装甲师。他规定，装甲部队要集中在波兰东南部，以便他们可以出兵保护罗马尼亚油田。德国人自知向东部调动大量部队肯定会被苏联人发现。于是便命令德国驻苏联大使通知苏联总参谋部说，这个调动只是派年轻的士兵代替要复员参加工业生产的年纪较大的士兵。9月6日，德国国防军指挥参谋部参谋长约德尔发出指示，概述了进行伪装和掩蔽的方法。规定：“这种集结的工作绝不能在俄国造成这样一种印象，即好像我们准备在东方发动攻势。”约德尔又拟了一个作战草案，设想对苏作战将动用3个集团军群。普里皮亚特沼泽地以北用2个，以南用1个，但有一点要注意，即在越过奥尔沙陆桥—斯摩棱斯克地区以后，能否继续向莫斯科进攻将取决于肃清波罗的海苏军的进展情况。
德军部署在波苏边境的战机
11月28日至12月3日，在德国陆军总参谋部第1军需部长保卢斯将军的指导下，德军进行了一系列的军事演习，以便对方案存在的主要问题进行审查。然后，方案的制定者们在12月5日与希特勒举行了正式讨论。将要进行这一作战的3个集团军群的参谋长，各自研究了有关的战略问题，他们突出地感到了空间与人力上的困难。所谓空间上的困难是指地理环境而言的。1940年的苏德边界，始于梅默尔以北的波罗的海之滨，沿旧东普鲁士—立陶宛边界延伸，接着向西进入波兰，形成一个突出的弧形地，然后向西绵延到布列斯特—里托夫斯克，接着继续向南伸展，直到匈牙利边境为止。这条苏德边界线全长约1100千米。而乌克兰—罗马尼亚边界沿普鲁特河至黑海，长约720千米。另外，在俄罗斯欧洲部分西部的中央，就在布列斯特—里托夫斯克边界东南，有一片南北宽约240千米、纵深约480千米的辽阔沼泽地区。复杂的地形会把德军队形拉得很长，无法组织防御和进攻。
后备军总司令弗罗姆谈了自己的看法，认为在一片辽阔地区向300万人、50万匹马的部队进行补给是非常困难的。何况，这个地区公路寥寥无几，铁路不能直达。另外，现有的增援部队不足50万，只够补充夏季战役的损失。摩托车辆奇缺，车辆燃料更是吃紧，国内只有不超过3个月的汽油储备和1个月的柴油储备。由于缺乏天然橡胶与合成橡胶，轮胎也成了问题。
听了上面几位将军的发言，陆军总司令布劳希奇对于元首的全球战略目标开始产生怀疑。如果向苏联开战真是必要的话，那么消灭苏军就是压倒一切的目标，经济方面的考虑就不能占优先地位。进攻莫斯科将吸引敌人的主要兵力；夺取莫斯科地区不仅将使苏联失去控制，交通联络断绝，而且将在苏军的战线上打开一个巨大缺口。布劳希奇要求发言，他对元首说：“德国空军是否有力量对英、苏两线同时作战？”
希特勒立即回答说：“如果对苏战争不拖长的话，德国空军就能够在两条战线上同时作战！”哈尔德也发言坚持中央集团军群主要突击方向应该是莫斯科。希特勒说：“对苏战争的目的是保卫帝国领土不受空中袭击，以保护柏林和西里西亚的工业区。这就需要战略纵深，使粉碎后的苏联成为一些非武装的社会主义行省，自波兰边境到伏尔加，全由德国人驻防和统治。伏尔加河以东的原始土地，冰冻的西伯利亚地区，以及乌拉尔外的空旷森林，等有了工夫再去占领，一个重要的考虑因素，就是从这些边远的地区，任何轰炸机都飞不到德国。”接着，他又说道：“战争开始后，苏联会死守波罗的海与乌克兰，因为那里有海港，在经济上至关重要，而对于中部，斯大林会慷慨退让。德军夺取莫斯科无甚重要。中央集团军群的装甲侧翼要准备向北进入波罗的海、向南进入乌克兰。”布劳希奇默然。
会后，最高统帅部向各集团军群发出了命令。陆军总部在布劳希奇的领导下，夜以继日地修订作战计划。在计划中，布劳希奇认为有必要加强北方集团军群的力量，使其通过波罗的海国家的速度能像中央集团军群向斯摩棱斯克的推进速度一样快，两军齐头并进，避免在攻打莫斯科之前使军事行动停顿下来。
12月17日，该作战计划，即21号指令呈送到希特勒案头。希特勒看后，皱起了眉头，他认为21号指令没有体现他的最新思想，即他在12月5日会议上的发言，便提笔进行了修改。明确规定：要优先保证肃清波罗的海的敌人，夺取列宁格勒与喀琅施塔得：为此目的，中央集团军群要往北抽调强大的装甲部队。只有完成上述目标，才能恢复对莫斯科的攻势。希特勒认为21号指令代号为“奥托”似不够明确，这场战争应当是“巴巴罗萨”这个名字。
第二天，即1940年12月18日，希特勒以武装部队总司令的名义发出了第21号指令——“巴巴罗萨计划”。按照计划要求，德国武装部队必须准备在对英战争结束之前。以一次快速战役击溃苏联。准备工作必须在1941年5月15日以前完成。进攻苏联分两个阶段，第一阶段，首先用突然袭击的方法消灭苏联西部军区的军队，然后在空军的掩护下，以坦克部队为先导，长驱直入，向苏联腹地进攻。进攻路线分南、北、中三路。北方集团军群共29个师，在1000多架飞机的掩护下，由东普鲁士出发，经德文斯克、奥斯特洛夫，直取列宁格勒；中央集团军群共51个师，在1600架飞机的掩护下，由华沙以东出发，经布列斯特、明斯克、斯摩棱斯克，向莫斯科进攻；南方集团军群共63个师，在1400架飞机的掩护下，在卢布林至多瑙河口地区展开，向基辅进攻，然后向顿巴斯进击。在包围并歼灭这三个城市的苏军后，分别占领莫斯科、列宁格勒和顿巴斯。第二个阶段，进攻苏联的后备军，占领阿尔汉格尔斯克、伏尔加和阿斯特拉罕。这就是希特勒的宏伟计划。为了保密起见，计划只印了9份，三军各一份，其余的保存在最高统帅部。希特勒还指示，参与这一机密的军官的人数要尽可能少，不然，准备工作就会有泄露的危险，在政治上和军事上导致严重的后果。签署完“巴巴罗萨计划”之后，希特勒感到如释重负。他踌躇满志，巴巴罗萨、拿破仑未竟的事业，将由他来完成了。这个当年维也纳的流浪汉，已经自认为是有史以来世界上最伟大的征服者了。
早在1941年1月，美国国务院就向苏联发出一份机密情报，这份情报是德国正在制定进攻苏联的计划。但这份情报并未引起苏联政府的重视。4月3日，英国首相丘吉尔曾经寄给斯大林一封信，提醒他注意德国军队的调动和德国即将向苏联发动进攻。但苏联政府却认为英国不怀好意，认为目前不应“刺激”德国，暂时还不会发生战争。
苏联政府认为德国调兵是为了防御，不敢真打自己。5月1日，莫斯科红场举行阅兵式。英国多次向苏联政府送情报，说德国将在夏季进攻苏联，但苏联政府却认为，英国和德国的战争没有分出胜负以前，德国无力进攻苏联，英国为了把苏联拉入战争的陷阱而伪造情报。
5月，德国驻苏大使舒伦堡向当时在莫斯科的苏联驻德大使弗·杰卡诺佐夫直言不讳地透露了德国将进攻苏联的消息，并说出了进攻的详细日期。舒伦堡希望苏联能够在希特勒发动进攻前和柏林接触。弗·杰卡诺佐夫和舒伦堡会晤后，急忙赶往莫洛托夫的办公室。
当天，斯大林召来政治局委员，告诉他们舒伦堡的警告。但斯大林同时又强调，这是希特勒在吓唬人。斯大林说：“现在他们想通过大使一级向我们传递错误消息。”
苏联著名间谍佐尔格也发来了德国准备进攻苏联的情报，还将一份德国外长里宾特洛甫提到德国拟定的6月中旬进攻苏联的电报复印件传给苏联，但斯大林仍不相信。
6月1日，德国最高统帅部向德国各集团军、海军和空军下达相应的作战命令。
6月初，丘吉尔得知希特勒真的要进攻苏联，便不再散播假情报了，因为德苏开战后，苏联会变成英国的盟友。丘吉尔真诚地提醒斯大林，说希特勒将于1941年6月22日对苏联发动突然袭击。斯大林把丘吉尔发出的警告误以为他又在散布假情报，结果差点输掉整个战争。
6月14日，德国突袭苏联的前一周，苏联塔斯社发表声明说：“英国和外国报纸上出现的关于‘苏德之间即将开战’的谣言是错误的，是反苏反德的宣传伎俩。苏联人民认为，关于德国想要进攻苏联的谣言是没有任何根据的。”
6月16日，一份“德国进攻苏联准备就绪，只待时日”的情报送到了斯大林面前，斯大林竟然在上面批示道：“让呈送这份情报的谍报员见鬼去吧。他不是谍报员，而是假情报制造者。”
若苏联政府已做好迎战德军入侵的准备，那么苏联塔斯社发表这样的声明，就是在麻痹德国人，这种声明是没有错的。然而，苏联政府的确并未做好防御准备，也没做好进攻德国的准备。结果，这种声明只是麻痹苏联军民的警惕性，束缚苏联人民自己的手脚。苏联人民在德军的突袭面前，处于被动挨打的地位。
正当克里姆林宫准备在1941年6月14日晚向全世界广播，宣布关于德国进攻俄国的谣言“没有任何根据”的时候，阿道夫·希特勒正同陆军各集团军群和集团军一级的总司令就“巴巴罗萨计划”举行了他的最后一次大规模军事会议。会议定在帝国总理府召开。为了不引起人们的注意，与会者分三批到达。上午是陆军北方集团军群的将领，中午是陆军中央集团军群的将领，下午是陆军南方集团军群的将领。对于车辆如何进入帝国总理府也作了特别的安排，第一批汽车从威廉街驶入，勃劳希契等人的汽车则由赫尔曼·戈林街进入总理府花园，其他将领的车辆通过福斯街和国家办公厅的通道驶入。
在寒暄了几句之后，希特勒就让各军司令汇报他们在战争头几天的意图和各自战区的作战安排。接着各航空队也汇报了他们的计划。会议从上午11点一直开到下午6点半。希特勒对各部队的兵力、坦克数量以及其他各项细节都详细地进行了了解。他很少打断对方的汇报，只是静静地听着。
汇报认为红军在数量上占有优势，然而质量很差，即将开始的战斗不会十分激烈。结论尽管乐观，但大多数将领还是反对这场战争，其理由是他们从此就要开始两线作战。他们普遍认为，两线作战时间一长，德国既不可能取胜，也不可能坚持下去。
会议在下午2点休会进午餐，希特勒在午餐时对他的将领们进行了一次全面的政治演说。希特勒强调，他必须进攻俄国，因为俄国的沦亡会迫使英国“屈服”。他说，这是两种意识形态之间的决定性战斗，必须用完全不同的尺度来衡量我们作为军人所熟知的惯例——根据国际法是唯一正确的惯例。这是一场反布尔什维克主义的战争。他估计到苏联人会打硬仗，会顽强抵抗。“我们必须估计到敌人的强大空袭，应灵活地对付空袭。我空军必将迅速取胜，为陆军前进扫除障碍。大约六周以后，最艰巨的战斗就会过去。但是，每一个军人都应该知道我们的目标是什么。我们所要的不是那个国家，而是摧毁布尔什维克主义。”希特勒带着怨恨说道，英国人不愿同德国谅解，而去同苏联谅解。他说，这是19世纪的政治，不是20世纪的政治。希特勒在说这番话时指出，他同斯大林结盟，纯粹是为了取得但泽市和走廊而采取的一个策略步骤。他继续说，“我们若是打输了这场战争，整个欧洲就会布尔什维克化，英国若看不到或认识不到这一点，它就会失去霸权，失去世界帝国的地位。此外，英国在这场战争中将落入美国的魔掌，它现在还未能预见。但有一点是肯定无疑的：美国人要在这场战争中做一笔极大的生意。”会议在午餐后继续进行。最后，希特勒再次重申进攻的日期是6月22日，按照约定的暗号“多特蒙德”，德国军队应该进入苏联境内。并计划六周到两个月击垮苏联，在冬季来临之前结束战争。
6月21日，德国驻苏联大使舒伦堡收到一封密码长电。电文封面上写着“特急，国家机密，大使亲收”几个字。电报是德国外长里宾特洛甫从柏林拍来的。电报的开头这样写道：在接到这封电报以后，仍存在的一切密码文件要统统销毁。无线电机要毁坏。请立即通知莫洛托夫先生，告诉他有急事要告知于他。然后向他发表下列声明。
声明中说：
德国一向信守互不侵犯条约，而苏联却一再破坏它。过去几天所接到的消息，使我们对苏军的这种集中的侵略性质不再有任何怀疑……而且，还接到来自英国的消息，说到克里普斯大使为谋求英苏之间更密切的政治和军事合作在进行谈判。
因此，概而言之，德国政府宣布，苏联政府已违反了它所承担的义务。
1.继续甚至加紧破坏德国和欧洲的关系；
2.采取了越来越反德的外交政策；
3.把它的全部部队集中在德国边界并已做好了准备。这样，苏联政府就破坏了它与德国缔结的一些条约，并且即将在德国争取生存的斗争中从后方攻打德国。因此，元首命令德国的武装部队用他们所拥有的全部力量对付这个威胁。
里宾特洛甫在电文最后告诉他的大使说：“请不要就这项照会进行任何讨论。”舒伦堡曾用他一生的大部分时间致力于改善德苏关系，他知道对苏联的进攻是无端的和没有道理的。如今他除了感到震惊和幻灭之外，说不出任何话。因为在此前几小时，莫洛托夫曾在克里姆林宫接见了他。莫洛托夫在对德国飞机进一步侵犯苏联边界的行动提出抗议后对他说：“有若干迹象表明，德国政府对苏联政府不满，甚至有谣言说，德苏之间即将发生战争……苏联政府不能了解德国不满的原因……”
莫洛托夫希望舒伦堡能解释德国不满的原因，如今原因有了，这能说得出口吗？舒伦堡为当这么个鹦鹉学舌似的大使感到羞愧和难过。时间已过21日的24点，他给莫洛托夫打电话，希望苏联外交人民委员能够立即接见他。
6月18日，苏联一个边防分遣队的指挥员打电话给自己的军长费久宁斯基上校说：“有一个德国士兵刚才跑到我们这边来。他谈了一个非常重要的情况，但我们不知道是否应当相信他的话，他谈的情况非常非常重要。”
在边防分遣队指挥部，费久宁斯基见到的是一个高个子的年轻德国士兵。翻译说，这位士兵在喝醉酒时打了一个军官，因为怕被枪毙才跑过来的，他告诉费久宁斯基说，战争很快就要开始，6月22日凌晨4点，德国部队将沿着整个德苏边境发动进攻。看到对方将信将疑的样子，这个年轻的德国士兵急了，他说：“上校，到6月22日早上5点钟，如果您发现是我骗了您，那就把我枪毙！”
费久宁斯基见他这样说，便毫不迟疑地立即把情况转告给第5集团军司令员波塔波夫将军，这位将军衔着烟斗懒洋洋地说：“没有必要相信这种挑拨，也没有必要使部队进入戒备状态，因为那样会搞成一场虚惊。”费久宁斯基仍然坚持要加强防备，波塔波夫将军见拗不过这位上校，只得同意调两个团靠近边界，并从靶场上调回一个炮兵团。在第87边防支队的地段上，苏军又抓到了一个德军特务小分队。据他们交代说，他们的任务是破坏火车和在卢尼涅茨车站上造成阻塞，以利于德军轰炸。
6月20日，列宁格勒军区收到了关于芬兰部队在边境集结的情报。
《纽约时报》驻安卡拉的记者苏利茨别尔盖发来的消息说：“从两个与苏联接壤的国家中获悉，德国对俄国的武装进攻可能在未来4时内发生……德国在罗马尼亚和芬兰的支持下将对苏联发动一场从黑海到北极圈的全面进攻。”
赫尔辛基发布命令：预备役的年龄放宽到44岁。报纸头版头条写道：“每一个芬兰人都应该毫不犹豫地战斗，就像1939年那样。”
柏林德国官方发言人就各国报刊发表有关苏德边境冲突消息这一情况郑重声明道：“外国制造的这一传闻没有任何根据。”
路透社莫斯科消息说：“这里没有任何迹象表明德国向苏联提出了某种要求。在苏联首都没有任何危机的迹象。”
《真理报》在当天发表了以《反对饶舌者和游手好闲者》为标题的社论，文中号召人们在工作中要有实事求是的精神，反对空谈和喋喋不休地说无聊话。
6月21日夜11点，苏军总参谋长朱可夫从基辅打来的电话称，一名德军司务长越过了防线对苏联指挥员说，德国军队将在次日凌晨发动进攻。朱可夫立即向斯大林和最高国防委员铁木辛哥做了报告。“也许这是德国将领们把这个逃兵送来，是为了挑起冲突吧！”这是斯大林的第一个反应。“不，我们认为逃兵说的是实话。”总参谋长坚持说。随后政治局委员们都来了，经过审慎的讨论和研究，斯大林才最后同意发出一项命令：命令列宁格勒、波罗的海、西部、基辅和敖德萨各军区的前线部队，立即做好准备，准备抗击德国可能发动的突然袭击，但为时已晚。
斯大林作了这样的处理后。拖着疲惫的身子刚要在卧室的沙发上休息一下，突然有人敲门。门声刺痛了他的心：任何时候都不曾有人这样唤醒他，也许发生了最坏的事情，难道战争爆发了？斯大林勒紧睡衣走了出来，卫士长向他报告说，朱可夫有急事打来电话了。随后，总参谋长在电话上向他报告了德军空袭基辅、明斯克等城市的情况。这一切表明，他最不愿发生的事情——战争终于爆发了。
正当斯大林对纳粹入侵还在半信半疑的时候，l941年6月22日凌晨3点，希特勒就以190多个师的兵力，对苏联不宣而战。德国海陆空军一齐出动，像一场狂风暴雨，遮天盖地而来。“巴巴罗萨计划”开始了。德国的盟友和仆从国家意大利、芬兰、罗马尼亚和匈牙利也一道参加了这场罪恶的战争。第二次世界大战中，规模最大、具有决定性意义的大战役，在苏联国土上展开了。
按照计划，德军分三路发动进攻。北路，北方集团军群在冯·莱布的指挥下，由东普鲁士出发，向第尔集特和普斯科夫进攻，目标是列宁格勒。为协助德军占领列宁格勒，芬兰的卡累利阿集团军和东南集团军（共计15个师、3个旅），从拉多加湖以东和列宁格勒正北面发动了进攻。另一支德军，即所谓“挪威”集团军，从芬兰的北部向苏联发动了攻势，目的是占领摩尔曼斯克和科拉半岛。南路，由冯·伦斯德元帅率领的南方集团军群从卢布林和喀尔巴阡山脉之间出发，经日托米尔向基辅方向进攻。中路，由冯·包克元帅指挥的中央集团军群，直指明斯克、斯摩棱斯克向莫斯科方向推进。
战争同时在三条战线打响。在布格河这样一些边界河流上，德军在总攻开始前几分钟就出其不意地夺取了一些桥梁。被惊醒的苏联士兵还未来得及拿起武器，便被德军的机枪扫倒了。没有桥的地方，德国突击队乘坐皮筏偷渡过河，或乘攻击汽艇强行登岸，苏联士兵有的甚至来不及开枪。有些地段，德军一些原准备用在英国战场上的水下坦克爬过河床，突破了俄军的防线。中央集团军群的先头部队不久就突破设防薄弱的苏联边境阵地，坦克部队在通往明斯克和斯摩棱斯克的公路上长驱直入。冯·伦斯德的集团军遭到苏军顽强的抵抗。因为斯大林曾估计，德国人的任何进攻都将在南方发动，根据是那里草原辽阔平坦，气候温暖适中，宜于德军发动闪电进攻。所以在那儿部署了64个师和14个装甲旅，做好了防止进攻的准备，在1941年初还曾进行过军事演习，所以南方战线还有抵抗力。在遥远的北方集团军群的战线上，德军涌入苏占立陶宛后，遭到苏联部队的猛烈抵抗，一时无法前进。
在战争的最初时刻，由于遭到空袭和炮击，苏军的通讯线路大部被破坏了，这就进一步加剧了守军的困难和混乱状况。各级指挥机关不能把命令下达到所统辖的部队。防守边境的各部队告急的消息也无法传送到上级司令部。
5时30分，当大批德军已进入苏联国境后，德国驻苏大使舒伦堡才向苏联外交人民委员莫洛托夫递交了一份照会，其中充满了陈腐的谎言和捏造。照会说，德国信守德苏协定，而苏联一再破坏它，对德国进行了“破坏、恐怖和间谍活动”。苏联“反对德国在欧洲建立稳定的秩序的努力”。它同英国一起阴谋“进攻罗马尼亚和保加利亚的德军”。由于集中“现有的全部俄国部队于波罗的海到黑海的一条漫长的战线上”，它“威胁了”德国的安全。因此，“元首命令德国的武装部队用他们所拥有的全部力量对付这个威胁”。接着，意大利、匈牙利、芬兰追随希特勒德国，也相继发出照会，对苏联宣战。就这样，在北起波罗的海、南至黑海的2000多千米的战线上，法西斯匪徒向苏联发起大规模进攻，希特勒妄想用迅雷不及掩耳的“闪电战”打垮苏联。希特勒吹牛皮说：“我们只要在门上踢一脚，整个破房子就会倒下来。”
6月22日凌晨4点钟，苏联第9机械化军的军长罗科索夫斯基接到了一份来自第5集团军司令部的电报。总参谋部的训令：立即进入战备状态并向罗夫诺、卢茨克、科韦利方向出动。下午2点，在准备一切停当后，罗科索夫斯基命令部队分兵三路向沃伦斯基新城、罗夫诺、卢茨克出发。右路是第131摩托化步兵师，沿公路干线前进。中路是第35坦克师。左路是第20坦克师，副师长契尔尼亚耶夫上校代替生病的卡图科夫率部出发。
第9军右路的摩托化步兵师，在完成了100千米的行军之后，于傍晚到达罗夫诺。另外两路就比较困难。6月22日这天，骄阳似火，天气十分炎热。步兵们除了自己的装备外，还要扛上轻机枪和重机枪、50毫米迫击炮及其炮弹。50千米的急行军，把士兵们累垮了。军长见状，不得已下令以后的行军日速限制在30千米至35千米，并且改变行军队形。现在，第一梯队由搭载有步兵的坦克及部分炮兵组成。待后续大队和炮兵开来后，再从一个地区向另一个地区转移。
6月23日，第9机械化军就是以上述队形向国境线进发的。罗科索夫斯基决定把军指挥所设在第35坦克师的配置地域内，而自己率司令部继续前进，赶到部队的前头去。司令部的汽车走得很慢。路上到处是从前线退下来的望不到头的逃难者。司令部在克列万附近安顿好之后，罗科索夫斯基就接到了反突击的命令。
6月24日，第9机械化军第131摩托化步兵师向渡过斯特里河的德军部队发起冲击，将其击退回河对岸。第35坦克师与德军第13师的坦克在克列万西南进行了战斗，而第20坦克师从这天拂晓就向德军第13师在奥雷卡附近休息的部队发起冲击，重创该部。然而参战的仍只是该师的先头部队，主要兵力仍在行军途中。
从6月26日拂晓起，刚刚完成200千米行军的第9军各师，按照集团军司令波塔彼夫的命令，开始实施反突击。同时，苏军第19机械化军和第22军也转入了进攻。遗憾的是，这些兵力不足以最终阻止冲向基辅的德国法西斯部队。在卢茨克—罗夫诺—杜布诺—布罗德地域发生了战争史上最大的一次坦克战，双方数千辆坦克先后卷进了这场交战。敌人挡住了第9军及其友邻部队的进攻，随即便开始反击。苏军坦克的损失很大，人员伤亡也在增加。德国飞机对苏军进行了狂轰滥炸。第22机械化军向卢茨克东北方向败退，机械化第19军退守在罗夫诺城下。
德军对苏发起闪电战。
傍晚，第22机械化军一名坦克师师长来到第9军司令部。他满面尘土，手上缠着绷带，疲惫不堪地向罗科索夫斯基报告：“科恩特鲁雪夫将军阵亡，全军覆没！”罗科索夫斯基很快就打断了他的话。“住嘴！不要再谈论你军的覆没。我知道科恩特鲁雪夫已经阵亡，可是达姆鲁奇将军已接替指挥，我刚与他通了电话，第22军正在继续战斗。可耻！快去寻找你的战士，他们需要领导和帮助。记住，你是一名军人，一定要把自己的义务履行到底！”第9军的情况同样也不好。罗科索夫斯基从望远镜中看到一支庞大的德军坦克纵队正向罗夫诺方面运动，而第20坦克师只剩下很少的坦克了。在军长手中掌握的唯一有生力量只是炮兵了。
在卢茨克—罗夫诺—布罗德一带的坦克战一直持续到6月29日。30日，第9机械化军开始向旧苏波边界上的筑垒地域撤退。经过强行军和8天的战斗后，第9军的坦克已屈指可数，人员也大大减少。
布列斯特要塞位于白俄罗斯与波兰边境，距离白俄罗斯首都明斯克349千米。1830年，俄军在布列斯特老城的基础上修筑了临时工事。1833～1842年，俄国将布列斯特老城改建为要塞。布列斯特要塞建在穆哈维茨河与布格河两河分割成的4座小岛上，建有中央工事和3个桥头堡。中央工事是环形封闭式的两层设垒营房，长1.8千米，砖墙厚度2米。一战结束后，要塞外围修筑两道堡垒地带，使要塞更加坚固。
在德国进攻苏联前夜，苏联西部特别军区总司令巴甫洛夫仍然麻痹大意。肩负重任的他正在明斯克的一家军官俱乐部里观看一部喜剧，正看得津津有味时参谋急忙赶来报告：“德军在边境上挑衅了，他们又朝我军开火了。”巴甫洛夫说：“这消息太无聊了，告诉前线官兵要保持克制。不要让他们轻举妄动，不要给德军以任何挑起战争的借口。”这真说出了大战前夕的西方面军司令巴甫洛夫的心里话。
6月22日凌晨3时，德军的6000门大炮炮轰苏联，1000多架德国作战飞机进攻苏联，只用了一天时间就把800多架苏军的战机摧毁在机场上了，其中500多架飞机是隶属于巴甫洛夫的。
战争爆发后，德军分南、北、中三路进攻苏联。南路德军由克鲁格率领的第4集团军的21个步兵师和古德里安的第2装甲集群（5个装甲师、3个摩托化步兵师和1个骑兵师）组成。古德里安的第2装甲集群强渡布格河，向苏联边陲重镇布列斯特发起了进攻，迅速突破了苏军西方面军左翼第4集团军的防御。这部分德军以快速部队迂回到该市的南北两侧，向斯卢茨克和明斯克方向发起进攻，步兵突入布列斯特，遭到苏联驻军的顽强抗击。
德军向布列斯特要塞的苏军发起进攻，苏联卫国战争就是从布列斯特要塞开始的。布列斯特要塞内的苏军在处于劣势的情况下奋勇阻击德军。守卫要塞的苏军阻击月余后几乎全部牺牲，在苏联卫国战争史上留下了光辉的一笔。
当时，德军遭到了苏军的猛烈抵抗，激烈的交战到处进行着。巴甫洛夫并没有看透德军的战略意图，他虽然号称坦克专家，但并未真正领悟到坦克战的真谛。
德国中央集群总司令包克根本就不想从正面硬碰西方面军，而是用两个装甲集群从南北两翼以合围之势向纵深推进。前线的苏军部队明显被杀得措手不及。德国的侦听部门收听到一份苏军的电报：“我们遭到炮击。请求指示！”很快，德军的侦听部门就收到了苏军统帅部的回电：“你们疯了吗！为何用明码来电？”
当时，古德里安的第2装甲集群和霍特的第3装甲集群分别从南北方向向苏军第3、第4、第10集团军防线的纵深进行向心突击。两个德军装甲集群如同两把大铁钳，死死地钳住了苏军的3个集团军。
德国步兵部队要追上装甲集群是非常困难的。他们一天至少行军40千米，道路非常坎坷。德国官兵们对这些日子的行军记忆最深刻的是：苏军很多部队在忙着撤退，而德军则忙着追赶，大片尘土扬起。当时的天气很热，有时候还会突然下雨，下雨时的路面泥泞不堪。太阳出来后，很快就把泥泞不堪的地面晒成一块块的干土块。
格罗德诺是白俄罗斯西端城市，格罗德诺州首府。格罗德诺位于涅曼河岸，靠近波兰边镇。格罗德诺曾是格罗德诺公国首都，1920～1939年被波兰统治。1939年归白俄罗斯苏维埃社会主义共和国。
在德国空军的狂轰滥炸和德军空降兵的大肆破坏下，苏联西部前线的通信指挥系统遭到严重破坏，指挥系统瘫痪。此时，由于在司令部的巴甫洛夫难以联络到前线部队，他赶到比亚韦斯托克的第10集团军司令部时，发现那里更是一片混乱。第10集团军司令格鲁别夫解释道：“电话中断了，油库没了，坦克也没了。面对德军的坦克和飞机，我们靠什么打？”巴甫洛夫转达了最高统帅部的第3号命令：第10集团军立即反攻，占领奥索维茨、维斯纳、别尔斯克等地。不过，巴甫洛夫认为最高统帅部的命令实在离谱。
巴甫洛夫完全被德军迅猛的攻势震惊了。他不知道自己的集团军状况如何，更不知道德军在采取什么行动。他根据最高统帅部的“反攻”命令，下令所有集团军以及方面军的预备队进入突出部位，以解除德军步兵师对比亚韦斯托克突出部的威胁。这样一来，在明斯克地区出现了一块空白地带，使德军合围的任务更容易完成。这位号称“苏军头号坦克战专家”的巴甫洛夫，将整个西方面军都送入诺沃格鲁多克“口袋”地区。
巴甫洛夫竟不知道由装甲部队和摩托化部队配以航空兵的高速突击，已使传统的战争面貌发生了巨变。何况，德军装甲集群的推进速度和力度大得惊人。
德军的坦克集群正在快速绕过比亚韦斯托克突出部。这时如果巴甫洛夫下达命令，将3个集团军撤出危险地带还来得及。但巴甫洛夫却认为：“利用坦克部队突袭敌军后方无法取得胜利！”他认为德军的装甲集群孤军深入，补给线太长，这正是西方面军反攻的大好时机。同时，没有最高统帅部的撤退命令，巴甫洛夫没有胆子下令撤退，他只是一味催促部队进攻。西方面军副司令博尔金倒很镇静，根据苏联总军事委员会的第3号命令，他组织第10集团军的第6机械化军、第6骑兵军阻击德军和第3集团军的第11机械化军，向德军苏瓦乌基地区进行了反攻。
两军在格罗德诺与德军展开了激烈交锋，博尔金在格罗德诺组织的那点兵力根本无法抵挡德军的强大攻势。当时，由于苏军所调兵团分散在各地，加上准备时间仓促，又缺乏必要的通信器材，所以未能对德军形成突击。
苏军许多反攻部队受到严重损失，燃料、弹药消耗殆尽，被迫放弃格罗德诺，撤向诺沃格鲁多克，这导致在西北方面军和西方面军之间出现了一个大缺口，西方面军被围歼的命运无可挽回。
开战没几天，希特勒与中央集团军群将领们之间的关系出现了矛盾。根据希特勒的指示要求中央集团军群进行两翼包围的地点是明斯克。但包克、古德里安和霍特从1941年1月以来，就一直主张在斯摩棱斯克进行大纵深的包围。包克曾在1941年6月23日试图改变希特勒的作战计划，但失败了。希特勒关心的是，几十万苏军西方面军马上就要被装入“比亚韦斯托克—诺沃格鲁多克口袋”，对苏军的突围应预留预备队，没必要迂回到斯摩棱斯克进行大包围。6月25日，希特勒的副官施蒙特从大本营赶到中央集团军群司令部，向包克转达元首的紧急指示，应该在比斯摩棱斯克近得多的地方，即诺沃格鲁多克收缩包围圈。
同一天，正在西方面军司令部的沙波什尼科夫元帅向苏联统帅部报告了战场形势，请求从比亚韦斯托克撤军。第一副总参谋长瓦杜丁心情沉重地向斯大林报告：“德军正在逼近明斯克。”
德军古德里安的第2装甲集群和霍特的第3装甲集群突然出现在明斯克的南部和北部。这时，苏联统帅部已经发现了战略错误，连忙增调部队去保卫明斯克，以保障西方面军的后方。然而，战机稍纵即逝。当德国中央集群入侵苏联时，沙波什尼科夫很快意识到西方面军的危险。但在沙波什尼科夫的建议下，苏军统帅部命令西方面军迅速将配置在比亚韦斯托克的第3、第10集团军东撤到利达、斯洛尼姆、平斯克一线。
6月25日，发现无法挽回败局的巴甫洛夫对西方面军的4个集团军下达了全线撤退的军令，他准许各集团军充分征用各种交通工具，要求部队日夜赶路，在广阔的大地上甩掉德军。然而，西方面军的各个部队已经被呼啸而来的德机群和快速推进的装甲集群撕得支离破碎。苏军既没有燃油又缺少交通工具。在比亚韦斯托克和诺沃格鲁多克之间的大“口袋”中，苏军二十几个师已经被困住了。
6月26日，斯大林发电报给远在加利西亚的苏军总参谋长朱可夫，要求他立即返回莫斯科，有更重要的任务要交给他。这一天，德军古德里安的第2装甲集群进抵明斯克附近，同苏军第13集团军展开了激战。中午，霍特的第3装甲集群出现在明斯克以北，距离明斯克只有29千米。那天下午，包克接到了陆军司令布劳希奇关于扎紧口袋的电令。包克虽然不愿意，但也只能下令：“古德里安将向东挺进的大部分兵力北调，在明斯克与霍特会师，扎紧口袋。可准许第24装甲军向别烈津纳河岸的博勃鲁伊斯克和第聂伯河畔的罗加切夫发起试探性攻击。”，和包克一样，古德里安和霍特也不同意最高统帅部的命令，但他们必须执行。他们还想前进，在322千米外的斯摩棱斯克扎紧口袋。
德军坦克行驶在明斯克城外。
德国陆军参谋长哈尔德满腔怨气地说，因希特勒的无端干预，陆军司令布劳希奇被迫放弃了正确的大胆东进，结果德军向博勃鲁伊斯克的推进只能算是一次武力试探。哈尔德认为古德里安敢于采取正确的军事行动——在莫吉廖夫和罗加切夫继续强渡第聂伯河，扑向斯摩棱斯克。可见，德军陆军部因害怕希特勒不敢发出这种命令，却指望古德里安抗命。
6月26日下午，南路的古德里安、北路的霍特两路装甲集群在明斯克附近会合。德国空军元帅凯塞林指挥第2航空队的近千架飞机疯狂地轰炸扫射苏军。
6月27日，苏德战争爆发的第5天，德军第2和第3装甲集群展开猛攻。苏军22个步兵师和近7个坦克师、6个机械化旅的兵力，在明斯克—比亚韦斯托克地区遭到重创。
6月27日10时零5分，朱可夫根据斯大林的最新指示，通过电报向巴甫洛夫传达统帅部的命令：“要求西方面军司令部立即找到所属的部队，跟各个部队的指挥官联系上。司令部将向指挥官们说明情况，给部队提供作战的必需品，查清需要给哪些部队空运燃料和弹药，避免部队丢弃贵重兵器，尤其是重型坦克和重炮。命令留在德军后方的部队，根据3个不同的方向集中突围。提请西方面军司令部注意，德军机械化第一梯队已经脱离德国步兵部队很远，这是德军的弱点，若能对德军机械化部队进行夜间反击，可望取得胜利。”然而西方面军所有阵地的形势仍在恶化，被合围的苏军在极端困难的条件下向东南方向突围。在苏军的坦克、重炮的掩护下，骑兵部队、步兵部队进行了无数次集团冲锋。许多官兵侥幸冲出了包围，开始了游击战，但大部分苏军在突围中丧生。
傍晚，苏军被赶出明斯克。德军进入明斯克后，对城内居民展开了野蛮的大屠杀，大半个城市被德军炸毁。苏军西方面军遭到灭顶之灾。德军中央集群通向莫斯科的大门敞开了。
1941年6月30日，斯大林从德国广播电台中收听到苏联西方面军被围歼的消息，马上打电话要求朱可夫通过电报与巴甫洛夫联络，询问德国广播的消息是否可信。当朱可夫问巴甫洛夫时，他竟对战场的情况不甚了解。朱可夫继续问巴甫洛夫：“那么德国的广播报道是不是真的？”巴甫洛夫说：“应该是真的。”通过身边发生的事情，巴甫洛夫明白了问题的严重性，他无奈地接受了这一事实。德军的推进速度惊人，巴甫洛夫直到这时才体会到德军装甲集群的强大威力，他为战前自己对坦克的轻蔑态度后悔不已。
朱可夫立即给克里姆林宫拨电话，向斯大林汇报了西方面军的情况。斯大林非常恼火，不明白为什么巴甫洛夫指挥的西方面军竟然在这么短的时间内输得一干二净！斯大林解除了巴甫洛夫等人的兵权，让他们立即回莫斯科接受审查。
回到莫斯科后，铁木辛哥会见了巴甫洛夫。巴甫洛夫心情焦虑地问：“我是否还有必要向您汇报一下？”“算了，一切都已经过去了。”铁木辛哥阴沉着脸，他不想再提白俄罗斯的战事。“元帅同志，你要考虑一下我当时的处境。我认为，即使换作别人也同样无济于事。”巴甫洛夫辩解道。铁木辛哥愤怒地质问道：“我知道，西方面军各部队缺乏训练，我们还有很多问题。但部队、坦克、飞机和大炮损失那么大，那么大的领土丢失了，你作为方面军司令难道就没有一点责任？”巴甫洛夫哭丧着脸说：“可是，我在布列斯特只有7个师，而德军却有15个师，其中有5个德军坦克师，你让我怎么防守？”“算了吧，我不想跟你谈算术题，还是留着你以后去做吧！”铁木辛哥不耐烦地打断了他的话，离开了房间。不久，门开了，副官向巴甫洛夫报告有人来找。一位从最高统帅部来的中将带着两名卫兵出现了。“巴甫洛夫将军，请您看一下文件！”说着，该中将把一份文件递到巴甫洛夫面前，“逮捕令”放到了桌上，巴甫洛夫吓得说不出话来。
巴甫洛夫的最大错误是，在比亚韦斯托克部署了3个集团军，使苏联战斗力最强的西方面军变成了一群死守阵地的“羔羊”，结果遭受德国中央集团军群的装甲集群的包围。战争仅仅进行了一周的时间，巴甫洛夫的65万大军陷入绝境。巴甫洛夫至死都不明白，德国装甲集群为什么拥有如此强大的突击力，生生突破了3个苏联集团军的强大防线，构筑了“诺沃格鲁多克口袋”。解散苏联坦克军的巴甫洛夫最终受到了惩罚，他承受了轻视坦克部队的后果。研究了十几年坦克的巴甫洛夫，竟然不相信坦克兵团的威力、特点和精髓，这真是苏联西方面军的悲哀。
巴甫洛夫在白俄罗斯战区期间，扮演了极不光彩的角色。苏联实力强大的西方面军在巴甫洛夫的手中覆灭了。当拥有65万大军的西方面军遭到围攻时，它的司令官巴甫洛夫竟抱头鼠窜。在此期间，巴甫洛夫一直未能有效地控制部队。为了了解战场的情况，他不得不经常去收听德国广播。
事实上，巴甫洛夫等于放弃了对西方面军的指挥，这加剧了西方面军的混乱局面。他的确是太失职了。
7月22日，苏联军事法庭宣判终审判决：被告西方面军司令员巴甫洛夫、方面军参谋长克里莫夫斯基、方面军通信主任格里戈里耶夫、第4集团军司令员科罗勃科夫是反苏阴谋的参与者。结果，这4个人被判处极刑——枪决。在审判庭上，巴甫洛夫等4人没有否认自己的罪责，但他们希望能把他们以任何身份派到前线，他们愿意在战场上赎罪。
斯大林看到判决书后，要求将“阴谋”之类的废话删掉，但同意立即执行枪决。该判决下发到各个方面军，斯大林要让将领们都知道，他惩处打败仗的将领毫不手软。当天晚上，巴甫洛夫和3位部下被枪决。
在4年卫国战争期间，苏军一共有238名少将以上的将领被斯大林批准判处死刑。在后来的苏联官方史料中，始终不愿再提巴甫洛夫的名字，即使偶尔提起，也一笔带过。巴甫洛夫成为战争初期愤怒的斯大林枪决的第一位高级将领。
德军入侵苏联后，苏联统帅部为加强莫斯科方向的防御，预备队集团军群在西德维纳河与第聂伯河上游一线展开。枪毙巴甫洛夫后，铁木辛哥出任西方面军总司令。但1941年7月初西方面军的形势更加严峻，总司令铁木辛哥几乎变成了“光杆司令”。大部分部队在战争初期的边境战中已经损失殆尽，西方面军的第3、第4、第10及第13集团军已经撤退到后方整顿补充。铁木辛哥在沿着西德维纳河、第聂伯河中游布防的部队只有37个师，大部分师的兵力装备只是编制的10%～30%，再加上仅剩的不到200辆坦克和370架飞机。
1941年7月2日，苏联将24、第28预备队集团军也并入西方面军，并打算调西南方面军的第16集团军前往斯摩棱斯克地区，将第16集团军也编入西方面军。这样一来，铁木辛哥的实力大大增加。
1941年7月3日，德军第4装甲集团军，继续向东和东南方向追击避开合围的苏军，向斯摩棱斯克方向推进。
7月4日，古德里安前去视察所属第46装甲军。他来到第10装甲师的师部和党卫军帝国师的师部。在圣利奇基的党卫军帝国师师部里，师长豪赛尔向古德里安报告：“我坦克部队经过血战，已经占领了布罗地兹附近的一个桥头阵地，距离别列津诺约16千米。另外在雅克齐兹的别列津纳河上的桥梁被炸了，坦克无法通过，工兵正在抢修。”
当天傍晚，德军第24装甲军到达罗加乔夫附近，第聂伯河横在他们面前。
7月6日，苏军在日洛宾附近渡过第聂伯河，进攻德军第46装甲军的右翼。德军第10摩托化步兵师将苏军逼回对岸。这时，德国空军有关部门立即向古德里安报告说，苏军有更多的部队从奥廖尔—布良斯克地区向戈梅利方向调动。另外，德军从无线电侦听中发现苏军在奥尔沙地区设有一个军团司令部。可见，苏军正在沿着第聂伯河建立稳固的防线，古德里安认为必须赶快采取渡河行动。
7月7日，德军第17装甲师在先诺附近受到拥有大量坦克的苏军攻击，双方发生激战。这时，古德里安未接到上级的任何新命令，因此他只好假定原来第2装甲集群进攻斯摩棱斯克—艾尔雅—罗斯拉夫尔的计划仍然有效。
苏军的防线还很脆弱，这时发起攻击显然好处很多。但苏军在罗加乔夫、莫吉廖夫和奥尔沙等地的桥头阵地很坚固，古德里安用奇袭方式的进攻都遭到了失败。
对于古德里安来说，如果等待后面的步兵部队赶到，至少需要14天左右。到那时，苏军的防线一定变得更坚强。德军步兵部队能否攻破对岸苏军沿江构筑的坚强工事，以便装甲部队继续前进，这是很值得怀疑的事情。那样的话，希特勒想在1941年秋季结束苏联战役的“巴巴罗萨”计划，就变得不可能了。
古德里安也考虑到现在渡河的危险，只要一渡河，3个装甲军的侧翼就会完全暴露。不过，古德里安绝对相信装甲部队的突击力量。因此，他决定马上渡河。
古德里安下令在两翼的日洛宾和先诺方向暂时采取奇袭，两翼的部队负责监视苏军。古德里安与第24装甲军军长盖尔商谈过后，决定让第46装甲军于7月11日在什克洛夫渡河，第47装甲军于同日在莫吉廖夫—奥尔沙之间渡河。
同一天，古德里安赶到第47装甲军军部。他准备当面把关于渡河的意图，讲给军官们听。半路上，古德里安参观了一列缴获的苏军装甲车。不久，他来到第47装甲军军部所在地——拉特恰。后来，古德里安又赶到托洛钦。第18装甲师正在托洛钦与苏军展开激烈的坦克战。他要求该师师长必须歼灭奥尔沙以西科哈诺夫地区的苏军。这对渡河的成功是个先决条件。当时，第18装甲师在坦克战中的表现令古德里安印象深刻，他毫不吝啬地表扬了他们。
7月8日，古德里安来到德军第4装甲集团军参谋部所在地——别列津纳河岸的包里索夫。古德里安和第3装甲集群司令霍特向克鲁格元帅请求渡河。克鲁格开始并不同意，并与他们发生了激烈的争吵，最后才勉强同意。
7月9日，在第2航空队的掩护下，刚结束白俄罗斯之战的德军两个装甲集群乘着胜利的余威，大踏步地强渡第聂伯河、别列津纳河与西德维纳河一线。
对于进攻斯摩棱斯克，德军统帅部持乐观的看法，以陆军总司令布劳希奇和陆军参谋长哈尔德为首的德军统帅部认为，刚在白俄罗斯损失惨重的苏联西方面军仅剩一点点部队，再加上西方面军后方没有太多的预备队，苏军坚持下去是不可能的事情，而强大的德国中央集团军群能够轻而易举地歼灭西方面军的残部。
截止到1941年7月，德国中央集团军群共有60个师，1个旅，加上北方集团军的6个师，其兵力不少于120万人。装甲集群可用的坦克约1000辆，比开战时少了一半，但仍具有较强的战斗力，而且，德国第2航空队可以牢牢地控制住制空权。
古德里安的第2装甲集群进攻第聂伯河中段和南段的莫吉廖夫—奥尔沙地区，遭到了苏军的顽强抵抗。第2装甲集群被迫绕开，从罗加乔夫至什克洛夫以北的3个渡口进攻，那里只有一个师的苏军坚守。
搭乘冲锋舟的德军摩托化步兵很快渡过第聂伯河，那个苏军师的防守很薄弱。德军步兵攻下一小块登陆场后，工兵立即在河上架设浮桥。几个小时后，坦克和装甲车开始排队渡河。
7月10日清晨，几万辆车和几十万部队仍在渡河。在第聂伯河两岸，挤满了看不到边的德军机械化部队和摩托化步兵部队。第2装甲集群先后渡河的部队并未理睬第聂伯河岸南部的苏军，他们快速前进。德军成功强渡第聂伯河，中央集群进攻莫斯科的道路就此打通了。
1941年7月8日，德军统帅部给中央集团军群包克下了任务：合围西德维纳河和第聂伯河地区的苏军，占领奥尔沙、斯摩棱斯克和维捷布斯克地域，开辟一条通向莫斯科的通道。7月10日，德军第2装甲集群便先后渡过第聂伯河和西德维纳河。
由于边境作战的失利，苏联最高统帅部于6月底开始把战略第二梯队布防在西德维纳河—第聂伯河一带，任务是守好这一地区，不让德国中央集团军群威胁莫斯科。
苏军第16、第19、第20、第21、第22集团军全部编入西方面军，总司令是铁木辛哥，但上述集团军只有24个师到达了阵地。在交战以前，这些苏军部队没有来得及建立纵深防线。苏军预备队方面军第24、第28集团军（19个师）在从涅利多沃到布良斯克的正面防线上布防了兵力。
在斯摩棱斯克会战的第一阶段（7月10～20日），德军突破苏军西方面军的右翼和中央防线。为了实现斯摩棱斯克大包围战，德军两个装甲集群继续向东突击，并调来部队抵挡苏军对其侧翼的进攻，德军抽调少量部队防守斯摩棱斯克包围圈的东面。
7月10日，德军第29摩托化步兵师经过长途奔袭，到达离斯摩棱斯克只有18千米的地方。
7月14日，德军第46装甲军和帝国师进攻戈尔基。第46军第10装甲师经过激战，赶到戈尔基和姆斯季斯拉夫尔。德军第29摩托化步兵师在斯摩棱斯克的推进速度较快。德第18装甲师渡过第聂伯河，从克拉斯内向西北方向推进，以保障德第19师的侧翼安全。
7月15日清晨，德第46装甲军牢牢地控制着斯维尔罗费齐，这里距离克拉斯内约13千米。德第29摩托化步兵师占领斯摩棱斯克南面的郊区，德第18装甲师占领克拉斯内北面。德第17装甲师攻下奥尔沙的东部和南部。下午19时15分，德第19摩托化步兵师在斯摩棱斯克地区的攻势很凌利，但伤亡较大。德第47摩托化军第29师占领了斯摩棱斯克的老城区。斯摩棱斯克的陷落只是个时间问题了。
7月16日，苏军在从戈梅利—克林齐一带不断增兵，在斯摩棱斯克以东的物资运输更加频繁。
7月17日，在空军的协助下，德军将苏军第21集团军挡在博布鲁伊斯克和日洛宾。德第2航空队出动飞机600多架次。
苏军第21集团军的军事行动虽然失败，但它使被德军围困的第13集团军突围，并为处于包围圈中的莫吉廖夫城完善防线争取了宝贵时间。
7月18日，德第17装甲师到达斯摩棱斯克以南地区，挡住从北面向该市反攻的苏军。
7月20日，德军第46军攻下斯摩棱斯克以东70千米的叶利尼亚，构筑了一个面向莫斯科的突出部。在叶利尼亚城的后面，被围苏军从那个唯一的缺口突围了。
至此，苏联已阵亡30余万人，受伤8万余人，平均每天伤亡2万余人。德国中央集团军在侵苏战争前期达到了希特预想的目的，给苏军以极大的震慑，闪击战初战告捷。
在得知德军攻下叶利尼亚后，远在莫斯科的斯大林勃然大怒，他命令铁木辛哥必须在最近几天发动反攻。斯大林从第24、第28、第29、第30集团军抽调了17个师给铁木辛哥。
斯摩棱斯克会战的第二阶段（7月21～8月7日）开始了。苏联最高统帅部第24、第28、第29、第30集团军的4个集团军级战役集群和罗科索夫斯基率领的集团军级战役集群，全面编入西方面军。
西方面军从别雷、亚尔采沃、罗斯拉夫利一带向斯摩棱斯克发动大反攻。双方主要在斯摩棱斯克、叶利尼亚展开激战，另一个激战地域在索日河、第聂伯河—别列津纳河之间展开。
7月24日，苏联西方面军第13、第21集团军和预备队方面军的第3集团军重新组建中央方面军，由库兹涅佐夫上将率领，苏军在大反攻时未能粉碎斯摩棱斯克的德军，但粉碎了德军对莫斯科的攻势。
7月23日至25日，苏军又出动了5个战役集群，共16个步骑师、4个坦克师，在别雷、亚尔采沃和罗斯拉夫向德军发起子反攻。苏军的矛头重点指向德军第4装甲集团军和第9集团军。
至7月23日前，德军中央集团军群的装甲集群和摩托化步兵损失兵力近一半，其余步兵兵团损失兵力近20%。德军统帅部于1941年7月就投入近一半的战略预备队，即24个师中的10个半师补充中央集团军群。中央集团军群的古德里安第2装甲集群部队，与苏军展开了自开战以来最激烈的战斗。
7月底，斯摩棱斯克城周围的战斗进入拉锯战阶段，德军中央集团军群主力第一次被迫转入防御。德国陆军统帅部决定消灭苏军对中央集团军群两翼的威胁后，再攻打莫斯科。
7月26日，在戈梅利的苏联第21集团军发起了强大的攻势，在罗德尼亚的苏联第13集团军发起了强大的攻势，在罗斯拉夫尔的苏联第4集团军也发起强大的攻势。
然而，就在这一天，霍特装甲集群从北面把斯摩棱斯克地区完全封锁了。10个师的苏军被德第3装甲集群包围。中央集团军群的后方，在莫吉廖夫地区凭险死守的强大苏军也被德军歼灭。
7月28日，德军在斯摩棱斯克东南近40千米处，再次击退了强大苏军的反攻。7月30日，苏军向艾尔雅地区曾经发动13次集团冲锋，但都被德军击溃。
8月5日，德军彻底消灭了斯摩棱斯克包围圈内的苏军，几乎全歼苏军第16、第19、第20集团军。
斯摩棱斯克会战进入第三阶段（8月8～21日），会战中心开始向南转移。
8月8日，德军第2集团军和古德里安的第2集群从正面向南进攻。在总指挥铁木辛哥的批准下，苏军中央方面军开始向东南和南方撤退。
8月16日，铁木辛哥派西方面军和预备队方面军第24、第43集团军发起反攻，以粉碎杜霍夫希纳和叶利尼亚的德军。苏军的攻势没有取得进展，但在叶利尼亚的德军遭受重创。
8月21日，德军第2装甲集群已经向南推进120～140千米，到达戈梅利—斯塔罗杜布一带。德军插入布良斯克方面军与中央方面军之间，严重威胁着苏军西南方面军翼侧和后翼。
8月25日，苏联中央方面军被撤销，又组建了第3、第21集团军。
斯摩棱斯克会战的第四阶段（8月22日～9月10日）开始。斯大林决定以积极的进攻挫败中央集团军群，解除德军对西南方面军后翼的威胁。苏军最高统帅部组织460架飞机参加空战，重创古德里安的部队，但没有挡住德军向南的攻势。
在西方面军右翼，德军装甲部队攻击了苏军第22集团军，突破了该集团军的防线。
8月29日，德军占领托罗佩茨。第22集团军及南面的第29集团军，被迫撤到西德维纳河东岸。
9月1日，铁木辛哥指挥第16、第19、第20和第30集团军再次反攻，但严重受阻。铁木辛哥命令预备队方面军第24集团军在叶利尼亚继续进攻。
9月10日，苏军转入战略防御。斯摩棱斯克会战结束，苏军的主要战果是粉碎了德军闪击苏联的全盘计划。
从7月10日至9月10日，苏军总共损失48万多人，损失坦克1348辆，飞机900架、各种火炮近万门。德军共损失14万多人，其中4万多人战死，装备损失巨大。
斯摩棱斯克战役是中央集团军群发动的第二次大规模钳形围歼战，其第2、3装甲集群再次起到了决定性的作用。由于德军步兵的机械化程度较低，后续步兵部队难以追上装甲部队。结果，被围苏军反而使德军产生了严重的危机。若不是苏军的反攻准备不足，德军将陷入两线作战的被动局面，苏军很可能夺回战场主动权。
1941年7月18日，德军第46装甲军的第10装甲师及其所属部队增援的装甲旅攻入叶利尼亚10千米。第10装甲师的预备队党卫军“大德意志”步兵团也参加了进攻。7月19日清晨，党卫军帝国师工兵营和元首团向多罗哥布希进军。他们遭到了苏军的袭扰，工兵营在上午9时左右到达多罗哥布希。11时，党卫军帝国师的装甲旅，通过铁路干线到达叶利尼亚火车站。
苏军很快在叶利尼亚市的伊沃尼诺一带组织兵力突袭，炮兵部队向德军倾泻了密集的炮弹，苏军的重炮口径达210毫米。经过一番激烈的交战后，德第10装甲师于晚23时基本占领了熊熊燃烧着的叶利尼亚。在叶利尼亚城内还有部分苏军仍在抵抗。德军第10装甲师出动装甲旅快速奔袭，一举突破地下掩体和反坦克战壕中的苏军防御点。
7月20日，德军第10装甲师接到扫荡叶利尼亚地区的命令，奉命继续进攻多罗哥布希。然而，苏军坦克和步兵部队在炮兵强大火力的支援下，反攻叶利尼亚市。德军第10装甲师发动的反攻给苏军造成了重大伤亡，并挡住了苏军的进攻。
7月20日到7月21日两个夜晚，德第2装甲集群司令部决定把首要任务定为坚守叶利尼亚，为此古德里安命令第46装甲军推迟向多罗哥布希推进的计划。
7月22日清晨，党卫军帝国师和第10装甲师分散布防在叶利尼亚附近，构筑了防线。第10装甲师连续遭到苏军人海战术的进攻。经过一个早晨的激战，第10装甲师击退苏军的攻势，苏军损失惨重。
7月23日，经过一天的进攻，德军第10装甲师形成了一条新防线。防线刚刚建立，苏军以人海战术向第10装甲师发起勇猛的冲锋，后来苏军损失惨重，被迫撤退。但党卫军帝国师遭到各个方向的苏军优势兵力的进攻，被迫逃回叶利尼亚火车站北部地区。
“大德意志”步兵团也遭到了苏军人海战术的攻击，苏军人数越来越多。几天来，“大德意志”步兵团一直在激战。苏军步兵以密集纵队向“大德意志”步兵团的机枪阵地发起冲锋。
从7月24～26日，苏军完全不顾伤亡，持续发起集团冲锋，冲击“大德意志”步兵团的防御阵地。该团的防线宽达50千米，却只有14个营。苏军的炮火一天比一天猛烈，密集的重磅炮弹倾泻在德军阵地上。
苏军坦克伴随着步兵部队进行冲锋。德军刚堵住一个突破口，另一个地点就被苏军突破。苏军的坦克已经推进到叶利尼亚近郊，这引起了德军后勤部队的混乱。两个师的德军拼死抵抗着大量的苏军。
7月24日下午，党卫军帝国师第41战斗工兵营的阵地被苏军冲开一个缺口，傍晚，帝国师投入了该师的最后一个预备队——党卫军战斗工兵部队，终于补上了缺口。
不管怎样，德军认识到由于缺乏必要的补充，战斗越来越不利于自己。自7月27～31日，苏军持续进行了大规模进攻。密集的炮火差点把所有的工事变成一片废墟。德军炮兵因缺乏弹药，难以压制苏军的炮火。与此同时，苏军的炮弹源源不断地运到阵地上，苏军的炮击使德军伤亡巨大。尽管如此，苏军的坦克和步兵进攻还是被德军击退。
7月27日，“大德意志”步兵团的部分兵力被调到机场南部救急。这样该团的兵力就更少了。
7月29～30日的夜晚，南部的德军第10装甲师狙击旅和东南部党卫军帝国师的两个营被第268步兵师换防，但腾出手来的部队被迫去补充其他薄弱的防线。第10装甲师将所有的预备队部署在右翼，阻止苏军夺回叶利尼亚。布良斯克—叶利尼亚—斯摩棱斯克铁路线一直为在斯莫棱斯克的苏军提供兵员和弹药，德国空军只能进行袭扰。
8月1～6日，德军第268步兵师，党卫军帝国师和“大德意志”步兵团仍在死守叶利尼亚突出部。但德军的兵力十分分散，难以休整。苏军的重炮不停地倾泻炮弹，德军伤亡惨重，武器装备损失也很大。德军各连减员到50～80人，情况对苏军越来越有利。德军炮兵不足以压制苏军的炮火。
8月4日，“大德意志”步兵团的战斗力大大降低，无法去补西部被苏军突破的缺口。该团和第46军预备队一同编入党卫军帝国师，以便在第二天建立新的防线。
8月6日，德军第15步兵师开往前线支援“大德意志”步兵团和党卫军帝国师。在没有任何支援的条件下，党卫军帝国师损失惨重。“大德意志”步兵团在南部防线上也损失惨重。
经过激战，9月6日苏军收复了叶利尼亚。9月8日，苏军前进至乌斯特罗姆河与斯特里亚纳河一带，并以4个集团军的强大兵力在斯摩棱斯克附近再次转入进攻，不过最终均以失败告终。德军始终控制着攻打莫斯科的门户。
虽然没能守卫住莫斯科前面的“最后一道大门”，莫斯科的门户彻底敞开，一场更大规模的“台风”行动正在酝酿中。但把德军中央集团军群牵制在这一地区达2个月之久，极大地延缓了德军对莫斯科的进攻速度，并且极大地消耗了德军装甲兵团的战斗力，使德军“装甲闪击”的坦克第一次在苏军阵地前抛锚。
列宁格勒是无产阶级革命的摇篮。在这里，列宁领导布尔什维克党为世界上第一个社会主义国家奠定了基础。对希特勒来说，占领列宁格勒就意味着，在卡累利阿地峡作战的北方集团军群和芬兰军队，能轻而易举地在斯维里河地域会合，并切断苏方通向卡累利阿和摩尔曼斯克的交通线。同时，在精神上和心理上对提高德国及其盟国军民的士气，保持他们对实现反苏战争计划的信心，也具有重要的意义。对斯大林来说，失掉列宁格勒，在各方面都会使战争形势严重复杂化。如果希特勒占领该城，并且德芬军队在此会合，那么苏方就必须从北面建立保卫莫斯科的新战线，并消耗掉最高统帅部准备用于保卫首都的战略预备队。此外，还会不可避免地失掉强大的波罗的海舰队。所有这些因素，都决定了争夺列宁格勒斗争的极端残酷性和紧张性。
德军封锁列宁格勒。
1941年8月下旬，德国以32个步兵师、4个摩托化师、4个坦克师和1个骑兵旅的兵力，同时还配备了6000门大炮、4500门迫击炮和1000多架飞机，向列宁格勒发动猛烈的攻击。希特勒又从中央集团军群调出一个坦克军，支援北方集团军群，并扬言，要在9月占领列宁格勒，并狂妄宣称，一定要把这座城市从地球上抹掉。
9月初，北方集团军群各快速兵团已挺进到列宁格勒以东的涅瓦河。9月8日，这些兵团实施强攻，夺取了施吕瑟尔堡，从而切断了列宁格勒与其东南交通线的联系。列宁格勒形势十分危急！
斯大林和联共（布）中央号召当地军民不惜一切代价，保卫列宁格勒。同时，斯大林又将朱可夫从西线召回去接替伏罗希洛夫指挥列宁格勒方面军。这样，这位智勇双全的将军再次临危受命，充任稳定苏德战场每一危险地段的“消防队员”。
9月10日晨，朱可夫飞往被围的列宁格勒。就在这一天，局势变得更加紧张了。希特勒军队向第42集团军防御地段进行极其猛烈的攻击。德军坦克曾突入乌里茨克，又被苏反坦克炮兵击退到原来的位置。在这些激烈的交战中，第42集团军司令员用尽了自己的预备队。部队严重减员，有的师只剩10%～30%的兵力，形势十分危急。
9月11日拂晓，德军重新开始进攻，并配合数百架飞机进行轮番轰炸。德军逼到了列宁格勒城市附近。形势要求苏军必须采取坚决而有效的行动。哪怕只有最小的可能性，也要日夜连续反击敌人，袭扰敌人。消耗其有生力量和技术兵器，破坏其进攻措施。同时还必须在部队中振奋士气，建立严格的秩序和纪律，大大改善军队的指挥能力。9月11日，霍津将军被任命为方面军参谋长；9月14日，方面军军事委员会任命费久宁斯基将军为第42集团军司令员。
9月13日清晨，德军又以两个步兵师，开始向乌里茨克总方向进攻。德军突破了防御，占领了康斯坦丁诺夫卡、索斯诺夫卡、芬兰科伊洛沃，并向乌里茨克推进。德军不停地空袭和炮击，妄图把列宁格勒夷为平地。列宁格勒军民面临着极其严重的困难。此时，市外交通全被封锁，从陆上没有一条出路，只有被誉为“生命之路”的拉多加湖是通往内地的唯一道路。斯大林和联共（布）中央，派人从湖上给列宁格勒军民运送给养。但是，这仍然不能满足列宁格勒军民的需要。列宁格勒很快就发生了饥荒。
9月14日晨，争夺戈烈洛沃的战斗再次打响，而且战斗更加激烈了。列宁格勒南面的筑垒地带这时大多被突破。冲在最前边的德军装甲部队已攻到距离城市不到11千米的地方。
9月15日，尽管苏军进行了猛烈的防御战，特别是在乌里茨克，它一天之内曾数次易手，但德军第18集团军还是在斯特里亚纳和乌里茨克之间突破到芬兰湾，把苏军第8集团军同列宁格勒隔开了。这一天是战斗最为激烈的一天，德军感到苏军的抵抗变得更加顽强了。为了阻挡德军突击集团在乌里茨克和列宁格勒方向上继续进攻，朱可夫精心拟定出一项加强该城防御的计划。他的目标是使用空军和炮火突击来打击德军，以阻止他们突破苏军防御。这项计划要求动员这个地区的一切人力物力，包括他的方面军的部队、列宁格勒市民以及苏联海军，来加强预备队，扩大防御纵深。
在第42集团军的防区，朱可夫计划建立能够阻止德军通过发动强攻来夺取列宁格勒的一道防线。他非常倚重海岸炮兵和波罗的海舰队的火力。就这样经过日日夜夜50多天的英勇战斗，苏联军民终于粉碎了德军从南北两个方向进行正面突击以夺取列宁格勒的计划。虽说红军把德军挡在列宁格勒之外，但这座城市及其保卫者们的命运仍前途未卜。德军以武力占领的企图失败后，又决定通过围困、封锁和野蛮的轰炸，切断城市与外界的联系，将全城军民困死。
1941年9～10月份，德军对这座城市进行了猛烈的空袭。共投弹9.3万多枚。10月4日这一天，德军持续空袭时间长达9个多小时。列宁格勒遭到陆上封锁导致军民的粮食供应急剧恶化。9至11月，居民面包定量先后降低5次，11月20日降到最低限量。列宁格勒军民在被封锁中度过严冬，忍受一切艰难困苦，接受最严峻的考验。他们顽强地战斗和工作，决心不惜牺牲一切坚持到底。直到1944年3月初，苏军开始胜利反击，歼灭了列宁格勒周围的纳粹军队和芬兰仆从军，才彻底结束了长达3年零1个月的列宁格勒保卫战。1941年下半年，苏联军民坚守列宁格勒，具有重大的政治意义和军事战略意义。
在苏德战场的南翼的乌克兰战线上，以攻、守乌克兰首府基辅为中心，德国法西斯及其仆从国的侵略军，同苏联军队展开了持续、激烈的战斗。从1941年7月上旬开始，到9月19日基辅陷落为止，历时两个半月。
在南北约1000千米、东西纵深约五六百千米的广阔战线上，苏联西南方面军和南方方面军总共有86个师。但在艰苦的防御战中，苏军已严重削弱，人员、武器都深感不足。德国南方集团军群包括第1坦克集团军，三个野战集团军，另外还有罗马尼亚两个集团军、一个匈牙利军和一个斯洛伐克军。从7月20日起，意大利法西斯军队也直接参战，所以敌军总数共82个师。人数比苏军几乎多1倍。
对于基辅是否放弃的问题，斯大林同朱可夫曾经激烈讨论过。朱可夫主张放弃基辅，而斯大林却不主张放弃，并指示乌克兰党组织向全体军民发出号召，号召他们抗击德国法西斯侵略者。在当地党组织和政府的领导下，20万基辅居民参加构筑防御工事，7万多人参加了民兵，3万共产党员参军上前线。德军在南线的主攻方向是基辅。这一线的全部主力都投到基辅方面。
7月11日，德国第6集团军的先头部队进入基辅地区。7月下旬和8月上旬，德、苏双方为攻、守基辅展开了持续、激烈的战斗。苏军在战略防御的原则下，顽强死守，同时伺机实行反突击，消灭敌人的有生力量，千方百计地顶住德军的进攻。苏军英勇奋战，把敌人拖得疲惫不堪，使他们每前进一步，都要付出沉重的代价。
7月30日，德军用5个师进攻基辅，但被苏军击退了。
8月6日，德军又对基辅发动大规模的攻势，经过12天的鏖战，德军才勉强前进8至10千米，但仍未能攻入基辅。德军强攻基辅不成。便一方面改变战术，对基辅的苏军采取大合围，另一方面请求增援，消灭基辅外围的苏军。经希特勒批准，德中央集团军群的第2坦克集团军和第2野战集团军南下乌克兰，包抄和进击苏西南方面军的后方。
8月12日，在基辅南面，德第1坦克集团军也从别拉雅—策尔科维迅猛南下，进抵别尔沃马伊斯克，切断了苏军第6和第12集团军的退路。与此同时，德第17集团军又从文尼察南边向乌曼进攻，把苏军这两个军包围在乌曼的南边。被围苏军拼命杀敌，到8月13日，许多指战员壮烈牺牲，不少人被俘。8月底，德第6集团军同苏联第5集团军在基辅以北展开激战。苏军且战且退。德寇紧追，并渡过第聂伯河，突入杰斯纳河地区，在切尔尼哥大地区同南下的德第2集团军会师，把苏军第5、第21和第37集团军围困在切尔尼哥夫、基辅和涅仁的三角地带。9月12日，德第1坦克集团军从克列明楚格北上，迎接南下的德第2坦克集团军。9月15日，这两股法西斯坦克部队在基辅以东的洛赫维察会师，把苏联西南方面军的4个集团军包围起来。9月19日，基辅陷落，苏军蒙受了重大损失。据西方史学家记载，德国南方集团军群，抓到了65.5万苏军俘虏。一再坚持死守基辅的赫鲁晓夫，在基辅陷落前乘飞机离开，险些做了德国法西斯的刀下鬼。
1941年6月22日，德国入侵苏联，并以闪击战战术快速突击，其装甲集群以钳形方式推进。德军先分割苏军，再彻底歼灭苏军。德军北方集团军群向列宁格勒快速进攻，南方集团军群向乌克兰和高加索高地推进，而中央集团军向莫斯科方向推进。苏军的防线漏洞百出，伤亡惨重。8月上旬，德军占领斯摩棱斯克，莫斯科的大门被德军打开。
8月4日早晨，古德里安来到中央集团军群司令部所在地罗弗伊鲍里索夫，亲自向希特勒汇报战况。希特勒的军事会议是在司令部里举行的。每个人都需要单独发表意见，事先谁都不知道别人说什么。会议期间，包克、霍特和古德里安一致主张应加紧进攻莫斯科。霍特说他的第3装甲集群要到8月20日才能继续进攻。古德里安说他的第2装甲集群的最早进攻日期为8月15日。希特勒却说列宁格勒附近的工业区是德国急需夺取的目标。他认为莫斯科与乌克兰之间，谁最重要，他很难做出割舍。他说有好几个原因使他想先占领乌克兰：第一，南方集团军群已经在乌克兰建立了胜利基础；第二，乌克兰的原料和农产品，对德国日后的经济发展和战争都有很大的帮助；第三，克里米亚是苏联轰炸罗马尼亚油田的航空母舰，必须铲除那个基地。
希特勒建议在冬季刚开始时，再去进攻莫斯科和哈尔科夫。而对于古德里安、包克和霍特认为最主要的战略问题，在那天的会议中并未确定下来，为此3个人要求希特勒尽快确定。当天的会议还讨论了一些十分琐碎的问题。例如，古德里安向希特勒提出不撤出艾尔雅突出地带，因为他需要以它作为进攻莫斯科的跳板，但这个问题会议也没有确定下来。但古德里安决心自己做好进攻莫斯科的准备。
8月8日，罗斯拉夫尔的战役结束。德军俘虏苏军3.8万人，并缴获200辆坦克和200门火炮。古德里安又去视察罗斯拉夫尔附近的各军师部。
8月9日，德第24装甲军发起攻势后，古德里安随第4装甲师一起前进。第35坦克团和第12步兵团配合默契，简直跟演习一样，古德里安的炮兵部队出了很大力。
8月10日，古德里安的第2装甲集群所属各部到达指定位置。第7步兵师到达恰托维特齐以南地区，第3、第4装甲师正在进攻米罗斯拉维特齐的苏军，第10摩托化步兵师到达米罗斯拉维特齐。第78步兵师在斯洛博达推进，其先头部队赶到了布强，第197步兵师到达阿斯托费亚，其先头部队到达了阿廖什尼亚，第29摩托化步兵师到达罗斯拉夫尔，第23步兵师到达罗斯拉夫尔以北地区，第137和第263步兵师在杰斯纳河岸驻扎，第10装甲师在艾尔雅以西地区整顿，第17装甲师在艾尔雅西北地区，第18装甲师在普鲁德基以东地区，帝国师和“大德意志”步兵团在艾尔雅的西北整顿。
德中央集团军群司令部和陆军统帅部都主张向莫斯科进攻，并以莫斯科为决战地。古德里安也没有放弃这一主张，他相信希特勒能同意大家的观点。
但是希特勒认为，莫斯科只不过是个地名，而列宁格勒才是布尔什维克主义的发源地，是苏联的真正堡垒。与此同时，他想攻占富饶的乌克兰，夺取战略物资。如果德军扫清了乌克兰的苏军，那么德军在进攻莫斯科时，就不用担心侧翼了。
随着德军辩论着目前主攻哪里，几个星期的时间大多被浪费。希特勒第一个目标是夺取乌克兰、顿涅茨盆地和高加索等资源地区。这些地方都处于南方集团军群战区内。希特勒的第二个目标是列宁格勒。列宁格勒眼看就要被占领，但希特勒重犯一年前他在敦刻尔克所犯的错误。希特勒命令勒布的装甲部队在列宁格勒城外停止前进，结果该城仍在苏军之手。
经过几天的争论后，希特勒不顾所有将领的反对，下令同时在南路的乌克兰方向和北路的列宁格勒方向发起主攻，莫斯科留到最后解决。正向莫斯科逼近的坦克部队去增援北方集团军群，包围列宁格勒；古德里安的装甲部队去增援南方集团军群，夺取基辅。
德军参谋总部和“中央”集团军群的将领们都认为，莫斯科一旦被夺取，苏联的军事工业不仅会受到严重损害，而且苏军的防线会一分为二，使苏军无法组织起统一的防御。此时已被胜利冲昏头脑的希特勒无法听取手下将军的意见了。
德军攻占基辅，使希特勒更加得意忘形。他称“这是世界上史无前例的最大战役”。但是，尽管这个成就“非同小可”，他的一些将领对于它的战略上的重大意义却更加怀疑了。秋雨季节快来了，到时候苏联各地的道路将是一片泥泞。随之而来的将是冰天雪地的严冬。斯大林正在加紧组织力量，准备利用严冬的有利时机，对德国法西斯强盗给以沉重的打击。
希特勒虽然在战争初期，先发制人，捞到不少便宜，处于主动进攻的有利地位。但是，随着战争的深入发展，每前进一步，困难也就愈来愈多。德军总参谋长弗朗茨·哈尔德于1941年8月11日在日记中写道：“现在已经越发清楚，我们不仅低估了苏联巨人的经济力量和运输力量，而且更重要的是，低估了他们的军事力量。我们最初计算敌人大约有200个师，现在已经察明番号的就有360个师。一旦十几个师被歼灭，苏联就又投入十几个师。我军战线由于分布太广，显得过于单薄。”伦斯德在战后向盟军提审人员直率供认：“在发动进攻后不久，我便发现以前所写的关于苏联的一切都是满纸胡话。”
8月21日，希特勒向总参谋部下达了一项新的指令。命令按以下指令继续进攻：冬季到来之前就应该达到的主要目的，不是夺取莫斯科，而是在南方夺取克里米亚、顿涅茨工业区和煤矿区，并使俄国人无法从高加索运送石油；在北方夺取列宁格勒并与芬兰会师。
希特勒不断干预战役指挥，他现在已给同时攻占列宁格勒和斯大林格勒的主意迷住了，因为他自信这两个“共产主义圣地”一旦陷落，斯大林所领导的社会主义苏联就要土崩瓦解了。他对那些不能赞赏他的战略天才的陆军元帅和将军们进行了侮辱。他批评陆军司令部中全是一批“脑袋已被过时理论弄得陈腐不堪”的人。总参谋长哈尔德与陆军元帅布劳希奇举行会谈，讨论“元首”对陆军总司令部和总参谋部事务进行的“不能允许的”干涉，否则，他建议陆军总司令和他本人辞职。
这件事情发生后的第二天，即8月23日，坦克集团军司令古德里安来到希特勒的大本营，竭力主张立即进攻莫斯科。然而，希特勒认为，“将来继续进行战争，十分需要乌克兰的原料和农业，”“克里米亚是苏联进攻罗马尼亚油田的航空母舰”，他批评将军们“对于战争经济方面的问题一窍不通”，并强调他已发布命令，必须坚决贯彻执行。
这是苏德战争爆发以来，德国最高统帅部中发生的最严重的一次危机。可是更严重的危机极其不利后果还在后头。9月5日下午，希特勒突然改变了主意，决定重新发动对莫斯科的进攻。他咬牙切齿地命令道：“中路军必须在8～10天内开始行动。包围他们，击败他们，消灭他们！”希特勒同意把古德里安的中央装甲集团军重新调回来，这时该部在乌克兰正打得难解难分。同时，他还同意从列宁格勒前线把莱因哈特的坦克军调过来。10月2日，大规模进攻终于开始了。希特勒对这次进攻莫斯科抱有很大的期望，为之取名为“台风”，顾名思义，就是要猛袭苏联人，要在莫斯科前沿歼灭斯大林的最后的作战部队，要把苏联打垮。此刻，德国的战车正在隆隆驶来，一场猛烈的“台风”正向莫斯科刮来，保卫莫斯科的战役就要开始了。
9月30日，为了使“台风”计划具有符合计划目的和代号的力量，德军中央集团军群调集了七十四五个师，180万人，1700辆坦克和强击火炮，1390架飞机，1.4万多门火饱和迫击炮。数量比原定计划多1/2，在苏德战场上的4个坦克集团军中，就有3个投入了莫斯科战役。同时，还有第2航空大队支援德军的地面部队。
苏联方面准备了3个方面军：西方面军、预备队方面军和布良斯克方面军。这3个方面军总共有95个师，125万人，990辆坦克，677架飞机，7600门火炮和迫击炮。
根据德军的部署，苏军指挥部采取措施，建立了纵深防御。但3个方面军未能及时识破德军的意图及部队的主攻方向。西方面军把主力放在维亚济马以西，而德中央集团军群的两支突击部队却放在杜霍夫施纳和罗斯拉夫尔，以便从南、北两边深深地包围和迂回攻击西方面军主力。
从10月2日拂晓起，德军的炮兵向西方面军阵地开炮，随后便转入了进攻。12个满员师的突击在45千米的地段上压在了卢金第19集团军右翼两个人数不多的师和邻近的第30集团军的两个师身上。敌我双方力量对比悬殊：人员是5～6倍，坦克几乎为10倍，大炮和飞机为9倍。德军很快就在第19集团军和第30集团军的接合部上打开了一个30～40千米宽的缺口。各快速兵团由这个缺口从东北迂回苏军，急速向维亚济马冲去。南面，在罗斯拉夫尔—尤赫诺夫方向上，预备队方面军的第43集团军也没能阻止德第4野战集团军和第4坦克集群的冲击。有4个苏联集团军被合围起来。被围苏军顽强抵抗，牵制德军20几个师。10月中旬，部分苏军突围，退到莫日艾斯克防线，不少战士为国捐躯，许多指战员留在敌人后方，参加游击队，还有不少人被俘。据战后西方出版的有关这方面的书籍记载，从10月2日到10日的几天内，进攻莫斯科的德军完成了三个大包围圈。在这三次作战中，苏军共损伤66.3万多人。
在这危急的关头，斯大林电召朱可夫立即返回莫斯科。
10月6日傍晚，斯大林打电话给朱可夫，问他列宁格勒的情况怎样。朱可夫报告说德军已停止进攻。但城市仍在遭受德军炮击和空袭。朱可夫报告说，苏军的空中侦察发现德军机械化和坦克纵队正从列宁格勒向南大规模运动，并发表看法说德军指挥部显然正在把这些部队调往莫斯科。听了朱可夫的报告以后，斯大林沉默了一会儿，然后说，在莫斯科方向，特别是在西方面军地域出现了严重局势。斯大林最后对朱可夫说：“把你的列宁格勒方面军司令员的工作交给参谋长霍津将军，你乘飞机来莫斯科一趟。”
10月7日黄昏，当朱可夫将军来到克里姆林宫时，看见斯大林正独自一人待在他的办公室里。斯大林正患流行性感冒，身体显然不大好。他向朱可夫点头致意，然后指着地图说：“你看！这里的情况很糟糕。我无法从西方面军得到有关真实情况的详细报告。”斯大林吩咐朱可夫立即到方面军司令部去了解情况，并随时打电话向他报告。告别前，斯大林问：“你认为德国人最近会再次进攻列宁格勒吗？”
“我想不会。敌人损失惨重，又把坦克和摩托化部队从列宁格勒地区调到了中央方向。敌人无力以列宁格勒地区现有的兵力实施一次新的进攻战役。”
“你认为希特勒将把从列宁格勒地区调出的坦克和摩托化部队用在哪里？”
苏军被炸毁的坦克与装甲车
“显然，用在莫斯科方向。”
谈话时，斯大林站在桌旁，桌上放着标有西方面军、预备方面军和布良斯克方面军情况的军用地图。斯大林望着西方面军的地图，显然在运筹下一步的行动。他说：“看来，敌人已经在这个方向上行动了。”15分钟以后，朱可夫来到总参谋长的办公室。这位总参谋长为他准备了一张正在进行激烈战斗的莫斯科邻近地区的地图，并介绍了几个方面军的危急处境以后说，在莫日艾斯克防线和莫斯科邻近地修筑阵地的工作还没有完成，而且这些地方防守薄弱。朱可夫认为必须派部队占领这些防线，首先是莫斯科—莫日艾斯克防线。由于情况紧急，当天夜里朱可夫就马不停蹄地驱车来到西方面军司令部，检查此地的防御情况。
在德军日益增强的压力下，西方面军不得不向后撤退，莫斯科面临的危险与日俱增。德军在苏军防御中部的纳罗—佛敏斯克和波多尔斯克方向完成了纵深突破。德军从西、北、南三方面包围了莫斯科。莫斯科处在万分危急之中。
西方面军军事委员会发出告军队士兵书：
同志们！在我国面临危险的严酷时刻，每一个军人的生命应该属于祖国。祖国要求我们每一个人贡献出最大的力量，发扬英勇顽强、英雄主义和坚忍不拔的精神。祖国号召我们要成为无法摧毁的铜墙铁壁，堵住法西斯匪帮去莫斯科的道路。现在比以往任何时候都需要加强警惕性、铁的纪律、组织性、坚决果断的行动、必胜的信心和随时准备自我牺牲的精神。
在这生死存亡的紧急关头，以斯大林同志为首的国防委员会做出在莫斯科近郊歼灭德军的决定，采取攻势防御的果断措施。根据斯大林同志的指示，苏联红军依靠前线工事系统，组织了坚强的攻势防御，以削弱和消耗敌人的有生力量；并准备集中后备力量，在时机成熟时，转入反攻，给德军以歼灭性打击。
根据斯大林的命令，10月17日，建立了加里宁方面军，从莫斯科西北面阻击德军。10月19日，国防委员会宣布莫斯科戒严，号召首都人民不惜一切，配合红军，誓死保卫莫斯科。20日，《真理报》发表《阻止敌人向莫斯科前进》的社论，动员全市人民在敌人到达首都之前，用自己的鲜血把他们埋葬。莫斯科市委召开全市积极分子大会，号召全市人民把首都变成攻不破的堡垒。
在莫斯科危急的日子里，全市人民积极响应党组织的号召。三天之内就组织了25个工人营，12万人的民兵师，169个巷战小组和数百个摧毁坦克班。全市约有45万人参加修筑防御工事。莫斯科人民不畏严寒，日夜奋战，准备同德军作拼死的搏斗。11月，在莫斯科附近修筑了320多千米长的防坦克障碍物，设置了250多千米长的防步兵障碍物。他们在冰冻的土地上，用自己的双手，挖出了300多万土方！留在莫斯科工厂里的工人和工程技术人员表现了英勇无畏和自我牺牲的精神。他们用旧的设备生产，因为全部贵重设备都搬迁走了。人员少，而军工产品又需要在最短期限内完成，但任务都胜利完成了。为了支援前线，许多民用工厂生产军用产品。
敌人对莫斯科的狂轰滥炸日甚一日。几乎每夜都有空袭警报。但是，在此以前党组织已做了大量工作，来加强地对空防御。千百万人民积极参加了防空训练。燃烧弹对莫斯科人来说已不再是可怕的了。在保卫莫斯科的战斗中，苏联空军起了很大的作用。仅在10月份的一个月中，苏联空军就出动飞机2.6万架次，支援和掩护地面部队袭击敌人。战斗正在莫斯科西部接近地激烈进行着。莫斯科市民的工作条件和生活条件越来越困难。他们冒着空袭，对莫斯科市内和市郊的大型工业企业继续进行大规模疏散。8.8万辆铁路货车，满载着设备、金属材料和各种半制成品，满载着工人及其家属，奔赴伏尔加河中下游地区，奔赴乌拉尔、西伯利亚、中亚和哈萨克。他们克服重重困难，保证了前线任务之急需。
根据“台风”计划，9月30日，德军中央集团军群计划出动第2集团军和第2坦克集团军，突破布良斯克方面军的防线，并歼灭布良斯克方面军。古德里安统帅的德军坦克集群宛如离弦的箭，径直射向维亚兹马。莫斯科会战爆发！
1941年9月30日傍晚前，德军第2坦克集团军所属部队像尖刀一样，插入了苏军第13、第50集团军的薄弱地带。德军自南北两面迂回包抄布良斯克方面军，并企图绕到西方面军的后方。
10月3日，从乌克兰到莫斯科，古德里安的部队进展神速。不到3天，古德里安就占领了布良斯克战线以东200千米的奥廖尔。进展之神速，以至于当德军坦克开入奥廖尔城时，电车上的乘客纷纷向他们招手致意，这些乘客误以为是苏军的装甲部队。
古德里安占领奥廖尔后，指挥德军迅速切断了布良斯克—奥廖尔公路，一举攻占了卡拉切夫，紧接着向布良斯克迂回包抄前进。10月6日，古德里安攻占布良斯克。与此同时，德军第9和第4集团军分别以第3和第4坦克集团军在杜霍夫希纳和罗斯托夫方向实施猛烈进攻，迅速突破了苏军的防御阵地，并从南北两面，急速地向维亚济马冲去。
10月7日，古德里安的第2坦克集团军与南进的德第2集团军一起，在布良斯克以南包围了苏军第13集团军和第3集团军一部，在布良斯克以北包围了苏军第50集团军的部分兵力。希特勒觉得胜利已是板上钉钉了，便再也按捺不住激动的心情，认为攻占莫斯科简直就是探囊取物。他在10月7日签署了一项最高统帅部的命令：不准包克接受莫斯科的投降，即使主动投降也不予接受；德国军队不需要进入莫斯科，而是用炮击和轰炸予以毁灭。希特勒觉得光用炮弹还不够，还要加上大量的燃烧弹和高爆炸药，直到把莫斯科夷为平地才能解除他内心深处对布尔什维克主义的仇恨。
希特勒宣称，要在10天内占领莫斯科，并于11月7日苏联十月革命胜利这一天在莫斯科红场检阅德军进攻部队。
10月14日，古德里安为了消灭被合围的苏军，出动了第2坦克集团军5个军中的4个军，但他没能完成歼灭任务。
在布良斯克防御战役中，苏联布良斯克方面军牵制了德军庞大兵力，破坏了德军从南面深远迂回西方面军和莫斯科的计划。斯大林政府提出了“坚决捍卫亲爱的首都”“灭亡德国法西斯侵略者于莫斯科城下”等口号。
早在10月3日清晨，苏军为了消灭突破口的德军，发动了强大的逆袭，但没有击退德军。德军两个坦克集团军从北、南两个方面插入维亚济马，严重威胁苏军的主力。
10月13日，在维亚济马地区的苏军大部分被歼灭，少量苏军冲出包围圈退往莫日艾斯克防线，有的则留在敌后展开游击战。
维亚济马战役，德军坦克和步兵配合默契，向苏军纵深进行穿插迂回，苏军67.3万人被德军俘虏。苏军损失惨重，但被围苏军的战斗使苏军统帅部得以巩固莫日艾斯克防线。
德军认为苏军的兵力和武器快接近山穷水尽的地步了，苏军俘虏告诉德国人，今年这么晚发动莫斯科攻势完全出乎他们的意料。莫斯科眼看就要落入德国人手中了，德军充满了信心，上自包克元帅下至普通士兵都认为很快就要进入莫斯科了。希特勒为此建立了特别工程兵指挥部，其任务是炸毁克里姆林宫。德国宣传部甚至报道说，东线的战争基本结束，苏军已经被歼灭。
10月19日，国防委员会号召莫斯科人民要不惜一切代价，与苏联红军协同作战，保卫莫斯科。在莫斯科最危急的日子里，全体人民积极响应号召，表现出了一种“临危不惧、气壮山河，誓与敌人决一死战”的英雄气概。莫斯科人民豪迈地说：“敌人在哪里进攻，我们就在哪里歼灭他们！我们要在红场上为列宁而战斗，决不让纳粹的血手玷污列宁的陵墓！”人民群众的支持，给前线的广大指战员们以巨大的鼓舞。
朱可夫后来深有感触地说：“当我们谈到莫斯科保卫战的英勇战绩时，我们所指的不仅仅是军队英雄的战士、指挥员和政治工作人员的战绩。在西方面军以及在尔后各次战役中之所以能取得胜利，完全是首都军民团结一致和共同努力的结果，是全国、全体苏联人民对军队和首都保卫者进行有效支援的结果。”
10月底，希特勒集中51个师，包括13个坦克师和7个摩托化师的兵力，再次强攻莫斯科。此时，莫斯科的形势万分危急！
为了保卫莫斯科，苏联军民发扬了殊死作战精神。前线：红军官兵死守每一处村镇、渡口、制高点，与德军反复拼杀，且战且退，消耗德军实力。后方：工人、妇女及其他非战斗人员全民动员，组成了12个民兵师，支援前线作战。几十万莫斯科妇女和少年，不分昼夜地修建莫斯科环城防御工事，在两个月内挖掘、修建了数百千米长的防坦克壕、战壕、交通壕及各种阻敌障碍、设施。兵工厂的工人加班加点，为前线生产枪支弹药。这时候，整个莫斯科成了一座与德军拼搏的大军营。
希特勒的新计划是：霍普纳的第4坦克集团军与霍特的第3坦克集团军并拢，在施特劳斯第9集团军的配合下向沃洛科拉姆斯克、克林方向进攻，准备从西北方接近并迂回包抄莫斯科，如有可能从北面突破。古德里安的第2坦克集团军向高图拉、卡希拉、科洛姆纳进攻，从南面逼近莫斯科。第4集团军则从莫斯科以西实施攻击。对于这个计划，希特勒极为满意，很快向部队下达了指令：从11月13日起，全线进攻，目标——莫斯科。苏联军民在所有的方向展开了与德军的决战。
1.加里宁战役。
1941年秋，朱可夫组织加里宁方面军进行了加里宁防御战，成功地阻挡了德军在谢利扎罗沃和托尔若克方向的攻势，牵制了德军13个师，使其难以调到莫斯科郊外参战。
1941年10月14日，德军装甲部队占领了加里宁市。10月17日，苏军第22、第29、第30、第31集团军组建了加里宁方面军，科涅夫上将出任司令（1941年10月至1942年8月）。后来，在不同时期编入加里宁方面军的有第20、第39、第41、第43、第58集团军，突击第3、第4集团军，空军第3集团军。
德军想从加里宁地区向东南迂回攻击苏联西北方面军和西方面军后方，这个阴谋被粉碎后，10月底至11月初，德军第2坦克集团军向图拉方向发动了进攻，由于苏军英勇奋战，德军第2坦克集团军的进攻也失败了。
12月4日，德军占领了谢利扎罗沃，从加里宁市、伏尔加水库挺进到伏尔加河一带。
2.莫日艾斯克—小雅罗斯拉韦茨战役。
10月10日，朱可夫决定重点坚守沃洛克拉姆斯克、莫日艾斯克、小雅罗斯拉韦茨、卡卢加等最危险的地段，并把第5、第16、第43、第49集团军在这些筑垒地域内展开。德军统帅部误认为当时苏军已经被全线击溃，莫斯科地区的苏军预备队已经没有了。德国统帅部命令中央集团军群，不等维亚济马和布良斯克两地合围的德军到达，继续向前推进。
战役开始头几天，德军只有2个步兵军和2个摩托化军发动进攻，因为在被包围中奋战的苏军牵制了大量德军。后来，德军的进攻兵力不断增加。于10月18日，德军占领了小雅罗斯拉韦茨，纳罗福明斯克附近面临被德军包围的不利态势。苏军第33、第43集团军于10月23～24日在纳拉河挡住了德军，苏军第49集团军于10月23日在谢尔普霍夫、塔鲁萨、阿列克辛挡住了德军。10月18日，德军攻下莫日艾斯克，突破苏军的第二道防线，莫斯科受到严重威胁。苏军第5集团军经过激战，于10月26～27日在库宾卡附近挡住了德军的攻势。
10月17日，德军在沃洛克拉姆斯克发动了进攻。10天内，苏军第16集团军在那里继续抵抗德军。步兵第316师部队和俄罗斯联邦军校学员团顶住了德军1个步兵军向沃洛克拉姆斯克的进攻。后来，德军派2个摩托化军所属兵团去支援该步兵军，苏军第16集团军于10月27日奉命撤离沃洛克拉姆斯克。为阻止德军进攻沃洛克拉姆斯克，朱可夫派210架歼击机和200架轰炸机对付德军。
至10月底前，苏联西方面军把德军阻拦在沃洛克拉姆斯克以东、纳拉河和奥卡河、阿列克辛一线。这次战役，德军付出了巨大代价，只推进了20～75千米。德军始终无法突破莫日艾斯克防线上的正面防御。
由于朱可夫指挥得当，不断调遣机动兵力，及时投入战术预备队和战役预备队，实现了战役目标，增强了苏军广大官兵战胜德军的信心。
在首都和全国军民的支援下，前线苏军浴血奋战，视死如归，把敌人拖得精疲力竭，进攻能力日益减弱。但是，战争形势依然严峻，为了进一步鼓舞士气，斯大林决定举行传统的十月革命节阅兵式。11月1日，朱可夫被召到最高统帅部。斯大林对他说：“今年十月革命节，除了开庆祝大会外，我还想在莫斯科举行阅兵式，你认为怎样？前线的形势允许我们这样做吗？”朱可夫回答说：“德军在最近几天内没有力量发动大规模进攻；他们在10月份的作战中遭到了严重损失，现在正补充兵力和调整部署。但他们能够而且肯定要进行破坏。”最后决定，无论如何要举行阅兵式。为了防备在庆祝活动中遭到空袭，他们又调来战斗机，以加强首都的空防。
11月6日，在兵临城下、炮声隆隆、“敌军围困万千重”的莫斯科，苏联首都人民在地下铁道的马雅可夫斯基车站隆重举行了伟大的十月社会主义革命24周年庆祝大会。斯大林作了《伟大的十月社会主义革命24周年》的报告。斯大林指出，德军后备快要枯竭，苏联后备才刚刚充分扩充起来，德国和苏联相比，实力已大为削弱。德国法西斯对苏联实行的闪电战已经彻底破产，德国帝国主义及其军队必然灭亡。
11月7日上午，红场举行了盛大的独具风格的阅兵式。这天早上，一场大雪降临莫斯科上空。整个阅兵式都是在雪中进行的，坦克、大炮和汽车都被雪覆盖着，庄严肃立的指战员们的双肩和后背都是雪。苏联最高统帅斯大林威严地屹立在列宁陵墓前，检阅了红军队伍，并发表了鼓舞人心的演说。他对苏联全体指战员说：你们进行的战争是解放战争，正义战争。让伟大的列宁的胜利旗帜引导你们，彻底粉碎德国侵略者！消灭德国占领者！
这一空前壮举，大长了苏联军民志气。斯大林一再重申，苏联共产党和苏联政府有信心消灭德国法西斯侵略者。希特勒德国一定会由于其罪行累累而崩溃。斯大林说：“这一群丧尽天良、毫无人格、充满兽性的人恬不知耻地宣称要消灭伟大的俄罗斯民族，消灭普列汉诺夫和列宁、别林斯基和车尔尼雪夫斯基、普希金和托尔斯泰、格林卡和柴可夫斯基、高尔基和契诃夫、谢切诺夫和巴甫洛夫、列宾和苏利柯夫、苏沃洛夫和库图佐夫的民族……德国侵略者想对苏联各族人民进行歼灭战。好吧，既然德国人想进行歼灭战，他们就一定得到歼灭战。今后我们的任务，苏联各族人民的任务，我们陆海军战士、指挥员和政治工作人员的任务，就是把侵入我们祖国领土的所有德国人——占领者一个不剩地歼灭掉！”斯大林讲话之后，全场起立，高呼：“伟大的斯大林乌拉！”“斯大林同志万岁！”在游行中，全副武装的苏联红军，迈着雄健的步伐从红场列宁墓前走过，接受最高统帅斯大林的检阅，随后就从红场开赴前线。
1941年的冬天，苏联很早就大雪纷飞了，气温降到零下。据古德里安记载，初雪是在10月6日的夜间下的，正是对莫斯科重新发动进攻的日子。这样的天气提醒他再一次要求大本营发来棉衣。到了10月12日，雪还在下个不停。11月3日，第一次寒潮到来，气温骤降。11月7日，部队开始发现严重冻伤病员。13日，气温降到-8℃。古德里安还写道：“由于供坦克履带防滑的尖铁没有运到，路上的冰引起了不少困难。天冷使得大炮上的瞄准镜失去了效用。发动坦克时，得先在底下烘烤一阵。燃料常常冻结，汽油也冻得黏糊糊的……由于天气太冷，机关枪打不响，我们的37毫米反坦克炮已经证明对付不了苏联的T—34型坦克。”“自苏联战役开始以来，还是第一次遇到这种情况。这是一个警告：我们的步兵战斗力已经到了尽头了。”
而且不止步兵如此。11月21日，哈尔德在日记上也写道，古德里安打来电话说，他的装甲部队已经无能为力了。这位素来善战的坦克兵司令明白表示，他决定去见见中央集团军司令包克，请求收回发给他的命令，因为他“实在无法执行”。他情绪消沉到了极点，那天他又写道：冰天雪地，无法避寒，无衣御寒，人员装备受到严重损失，燃料供应也糟糕透顶——所有这一切使我难以履行司令官的职责，长此以往，我的重大责任要把我压垮了。
苏军在冰雪中作战。
古德里安在回忆这段往事时也说，对那时发生的事件真正能够做出评价只有这样的人：在这悲惨的冬天，他曾目睹苏联的漫天大雪，他曾挨过那吹过苏联的把沿途一切都埋在雪中的凛冽寒风；他曾一小时又一小时地乘车走过荒无人烟的地方，好不容易见到一间不怎么样的房屋，里面住的是缺衣少食、饥寒交迫的士兵；他也曾遇到对比之下吃得较饱、穿得较暖且装备一应俱全的苏联人。
恶劣的天气，使得德军在进攻莫斯科的过程中困难重重，这似乎也预示着上帝有意再次拯救了这片土地。
希特勒发动的“台风”攻势，既没有能够消灭苏军，也没有能够占领莫斯科，而是被迫转入了防御。经过半个月的休整，德军又于11月15日开始向莫斯科发起第二次大规模的进攻。这次德军的兵力是：中央集团军群有3个野战集团军，3个坦克集团军，总共74个师和4个旅。其中，德第9集团军牵制加里宁方面军；第2集团军牵制西南方面军。在苏联西方面军正面，德军集中了51个师，大炮、坦克和其他装备仍占优势。根据德军这次作战方案，德国第3和第4坦克集团军进攻北面的克林，从北面包围莫斯科；第2坦克集团军在南边占领图拉，从南面包围莫斯科；第4集团军在西面包围并消灭莫斯科以西的苏军，然后从南北两面包抄，在莫斯科以东会合。德军妄图采用这种南北钳形攻势，同时配合正面进攻，一举占领苏联首都莫斯科。
苏联西方面军的兵力是：35个步兵师、3个坦克师、3个摩托化师、12个骑兵师和14个坦克旅。红场阅兵鼓舞了红军和苏联人民的士气，他们的战斗口号是：死守阵地，决不让德国法西斯进入莫斯科！11月5日清晨，德军开始向克林进攻，23日占领克林。11月27日，另一支德军占领了离莫斯科仅有24千米的伊斯特腊。当天夜间，一小股德寇在雅赫罗马地区渡过了莫斯科—伏尔加河运河。莫斯科已处在德军大炮射程之内，德军用望远镜几乎可以看到克里姆林宫的尖顶。这在希特勒和他的大部分将领看来，莫斯科似乎已在掌心之中了。德军在苏联首都北、南、西三面，已到达距离目标三四十千米的地方。在后方东普鲁士的大本营里，希特勒乐观地认为，他的军队已前进了800千米；他们只要再走三四十千米便行了。希特勒命令陆军元帅包克向莫斯科作最后攻击。他妄图在莫斯科举行“胜利庆典”。
在这千钧一发之际，斯大林打电话给朱可夫：“你坚信我们能够守住莫斯科吗？我怀着沉重的心情向你提出这个问题，希望你作为共产党员诚实地回答我。”
“毫无疑问，我们能够守住莫斯科，”朱可夫回答说，“但是，至少还需要增加两个集团军和200辆坦克。”“你有这样的信心很好，要英勇顽强！”斯大林说，“你打电话给沙波什尼科夫，商量一下把你所要的两个预备队集团军集中在哪里。它们将于11月底准备好，但是坦克我们还没有。”
斯大林指示朱可夫采取紧急措施，用快速反突击战术，迅速地把德军打到运河西岸。到11月底和12月初，苏联第1集团军和重新组建的第20集团军，在第16和第30集团军的紧密配合下，在空军的支援下，进行了一系列的反击，消灭了敌人大量有生力量，解除了德军从北面和西北面突入莫斯科的危险。
对于这次反突击战术，朱可夫认为不可那样做，因为，计划将使苏军的西方面军的防线大大加长了，加上弯曲部分长达4千米，这样会使防御的中央预备队被德军分割消灭掉。朱可夫还没有说服斯大林，电话线就断了——斯大林挂断了电话。
谈话使朱可夫很沮丧，这并不是因为斯大林没有考虑他的意见，而是将最后的预备队投入到一次完全没有把握取得胜利的反突击中去，其后果将是把预备队全部消耗掉，以致无法增援防御上的薄弱环节了。
大约15分钟之后，朱可夫便召开了紧急会议。两小时后，方面军司令部向第16和第49集团军司令员以及其他主要指挥员下达了实施反突击的命令。反突击实施了，但德军几乎在同时重新对莫斯科发动攻势。他们向莫斯科西北的加里宁方面军的第30集团军的左翼发动了突击，同时向西方面军的第16集团军的右翼和中部发动突击。300多辆德军坦克同时发动进攻，而苏军只能调集到56辆坦克，其中许多坦克还是火力较差的轻型坦克。防御抵挡不了敌人攻击，很快被突破了。
从11月16日早晨起，德军开始从沃洛克拉姆斯克地区向克林急速发动进攻。苏军在克林没有预备队，因为预备队按照最高统帅部的命令已调到沃洛克拉姆斯克地区实施反突击，并在那里被牵制住了。罗科索夫斯基从观察所里看到，在猛烈的炮击和飞机轰炸之后，敌人几十辆坦克向316师阵地猛冲。当天的战斗结果，敌人只是使第316步兵师的防线稍稍后撤了一些，但是阵地还在苏军手里。
从11月17日清晨起，德军恢复了进攻。在几个狭窄的地段上德军集中了坦克和步兵，在炮兵和俯冲轰炸机的有力支援下，猛烈冲击第16集团军的战斗队形，企图在沃洛克拉姆斯克—伊斯特拉方向上突破防御并扩大进攻。战士们表现了坚忍不拔的顽强精神，打退了敌人一次次的进攻。当天，鉴于316师的英勇战斗，最高苏维埃主席团奖给该师红旗勋章。11月18日，第316师被命名为近卫第8师。
寒冷的冬天，也给德军提供了一些有利条件：大地开始封冻，现在为数众多的德军坦克不仅可以沿大路运动，而且可以不受道路的限制，穿过树林和开阔地带。苏军的防御变得更为困难，现在必须在好几个方向上迎击敌人，第16集团军显得兵力不足了。战斗愈来愈残酷。11月19日至20日，德军第3和第4坦克集群继续向苏军第16集团军及其左邻第30集团军疯狂进攻。经过一系列几乎是不间断的作战，罗科索夫斯基的集团军在兵员和兵器方面都遭受了沉重损失。而且，剩下的部队也已筋疲力尽。指挥员和参谋人员疲劳得连站都站不稳了。
在希特勒和他的大部分将领看来，莫斯科似乎已在股掌之中了。德军在莫斯科北、南、西三面已到达距离三四十千米的地方。希特勒远在后方东普鲁士的大本营里，反复地端详着地图。在他看来，到莫斯科的这最后一程，根本算不上什么。他的军队已前进了800千米；只要再前进三四十千米便大功告成了。陆军元帅冯·包克负责指挥中央集团军向莫斯科作最后攻击。尽管苏军加强抵抗，但包克相信“一切都已不成问题”。到11月的最后一天，11月31日，包克投进了他最后的一个营。对莫斯科最后的总攻，定在第二天，即1941年12月1日。
然而德军最后的总攻却遇到了顽强的抵抗。这是有史以来在一条战线上集中的最强大的坦克部队：在莫斯科正北赫普纳将军的第4坦克集团军和霍特将军的第3坦克集团军向南进击；在莫斯科正南的古德里安的第2装甲军团从图拉北上；克鲁格的庞大的第4军团居于中央，穿过市郊的森林向东杀开一条血路——希特勒的最大希望就寄托在这样声势浩大的军事部署上。到12月2日，第258步兵师的一个侦察营突入莫斯科城郊的希姆基，克里姆林宫的尖顶已经在望，但是第二天早晨就为几辆俄国坦克和从市内工厂紧急动员起来的工人队伍所击退。这是德国军队到莫斯科最近的地方；这是他们第一次也是最后一次近距离看到克里姆林宫。
12月1日晚，包克就给陆军总部发报，对整个形势发表了自己的看法：
过去14天的战斗已表明，认为抵抗集团军群的苏军会“土崩瓦解”的想法纯属幻想。要是部队继续压在莫斯科的大门跟前——几乎整个苏联东部的铁路、公路网都在这里会合，那就意味着对数量上占很大优势的敌人进行一场激烈的防御战。集团军群现有的兵力不足，就连有限的时间也坚持不了。即使发生了不可能的事从而取得了进展，德军现有的兵力仍不足以包围莫斯科，同时抵御来自东南、东部、东北的反攻。
1942年挣扎在苏联冰雪严寒中的德国士兵，气候的不适，食物的短缺，过长的战线注定了他们的失败。
因此，很难看出继续进攻有什么意义，能达到什么目标，特别是因为部队的战斗力就要消耗殆尽了，到那时怎么办，现在就要做出决定。
我不了解陆军总部的意图，不过，如果要使集团军度过冬天保全自己，那就要派来尽可能强的预备队，敌人一旦突破，能立即将其封锁住，这样才能使精疲力竭的作战师能撤离前线，进行休整与补充。
哈尔德收到包克的电文之后，毫不耽搁地将电文中的观点以书面形式呈报给最高统帅部。当晚，哈尔德给包克打电话，一方面告诉他对他的电文的处理，一方面给他打气，他在电话中说：“从正面突破敌人设防的阵地，对于兵力不足的部队来说，是一项艰巨的任务。但是，我们必须使出最后一把劲，打败敌人。倘若最终这一切明显地变得不可能的话，我们只好重新考虑。”过了一天，12月3日，包克再给参谋总长打电话说，第4军团的先头部队又撤下来了，他们快要到山穷水尽的地步了。哈尔德劝他说：“最好的防守就是进攻。”这话说起来容易做起来难，因为碰上的是苏联人和那样的天气。
从11月底起，气温已下降到-31℃，数以千计的德国士兵被冻成残废，许多人仍无冬装，还经常得在露天宿营。可怕的严寒不仅摧残着人体，而且还使机器停转，武器失灵。坦克的发动机无法启动，机枪和自动武器不听使唤，步枪枪栓被冻油卡死。而此刻苏联第1突击军团却突然在战场上出现：他们的机枪披着枪套，以防止寒流的侵袭；他们的武器加上冬季润滑油，使用灵活；每个战士穿得暖暖的，足以御寒。
他们得到大量威力强大的T-34型坦克群的支援，这种T-34型坦克正是为在严寒条件下作战而特地设计制造的。苏军向着冻得麻木僵硬的德国兵扑上去，将他们从所占领的地区赶回去。在莫斯科市东部远郊的兵工厂内，工人们正以惊人的速度工作着，生产出来的T-34型坦克就直接从生产线开到街上，穿过城市，炮口喷吐着火舌，冲入敌军群中。满载着武装工人的卡车一辆接着一辆穿过莫斯科肃穆、冷清的大街，开往火车站，那里的火车正等着把他们送往高尔克村和卡丘什基村一带，去抗击德军部队。
每一辆可动用的机动车辆，包括征用的汽车、甚至政府官员的黑色轿车，都从东到西飞速穿过全城，急急忙忙把刚到达的西伯利亚部队送往前线。德军从西北方向沿斯塔里查—沃洛克拉姆斯克—莫斯科公路干线发动猛攻，以取得最后突破，与此同时，德军还冒着风雪，占领了波烈沃和维奥斯科沃，离莫斯科不到30千米。
然而，太多的德国士兵已经到了实在无法忍受的地步。可怕的无休止的寒冷超过了人体所能支持的限度。在他们以为苏联人最后的预备队力量已被歼灭的时候，越来越多的苏联人却源源不断地在他们面前出现，这种情况已超出了人的理智所能接受的程度。德军在各地的攻势已被极度的严寒紧紧卡住，锐气丧失殆尽，不得不陷于停顿。莫斯科现在几乎已处在火炮的射程之内了，而由红军和武装工人组织起来的队伍却把他们挡了回去。越来越多被冻伤的德国士兵，扑倒在雪地里，歇斯底里地呜咽着：“我再也挨不下去了！我实在挨不下去了！”
在莫斯科南面，德军于11月18日发起进攻，12月3日包围了图拉，切断了它和莫斯科之间的铁路和公路联系。苏军连夜抽调增援部队，向德军发动了快速反突击，在图拉工人歼击营的配合下，打退了德军的进攻。德军不能占领图拉，就从东面迂回，向卡希拉进攻，妄图从守卫图拉地区的苏军后方突破。苏军再次打退了德军的进攻。就这样，无论德军如何企图在11月份占领图拉，从而打开通往苏联首都的道路，均未得逞。图拉市像一个无法攻克的堡垒一样屹立着！图拉捆住了德军整个右翼集团的手脚。敌人决定迂回图拉，为此不得不把自己军队的战线拉长，古德里安集团军也因此失去了应有的战役战术的密度。在苏军的连续反突击下，德军死伤惨重。
德军从南北两翼包围和占领莫斯科的企图失败以后，便打算单刀直入，从正面直接突入莫斯科。12月1日，德军从正面，即纳罗佛明斯克地区向莫斯科发动最后一次进攻。经过五天激战之后，德军惨败，被迫退到纳拉河西岸。12月5日是莫斯科会战关键性的一天。在环绕莫斯科周围300千米的半圆形阵地上，德军全线被制止住了。傍晚，古德里安通知包克，他不仅已经被阻止住，而且还得后撤。同时，布劳希奇也绝望地告诉他的参谋长说，他要辞去总司令的职务。这一天被称为是德国将领们“最黑暗悲惨的一天”。
古德里安后来写道：“这是我生平第一次必须做出这样一种决定，没有比这再困难的事了？我们对莫斯科的进攻已经失败。我们英勇的部队的一切牺牲和煎熬都已归于徒劳。我们遭到了可悲的失败。”在克鲁格的第四军团司令部里，参谋长勃鲁门特里特已看出形势到了转折点。他后来回忆道：“我们想在1941年打败俄国的希望，已在最后一分钟化成泡影了。”在莫斯科城下20多天的激战中，德军损失惨重。从11月16日到12月5日，德军损失官兵15.5万人、坦克777辆、大炮、迫击炮数百门。希特勒向莫斯科发动的“台风”攻势遭到失败。苏军在斯大林的运筹下，一场威武雄壮的反攻就要开始了。
正当德军遭到严重消耗，开始转入防御之时，苏军则已做好对已精疲力竭、冻得半死的德国军队发动强大反攻的准备。
11月29日，朱可夫给斯大林打电话，要求把第1突击集团军和第10集团军从最高统帅部预备队拨给西方面军指挥。斯大林问朱可夫：“你确信敌人已接近危机状态而没有可能投入新的重兵集团吗？”朱可夫对斯大林说，德军已经极端虚弱。
11月30日拂晓前，斯大林打电话询问西方面军军事委员会对于在整个方面军的战线上实施一次反攻有什么意见。朱可夫回答说，他没有足够的兵力兵器发动这样的进攻，但是他可以扩大已经在方面军两翼展开的反击，也许可以达到那个目标。接着，当天就制定了一项详细的作战计划。朱可夫的计划的核心是在新的集团军到达并在指定地域集中之后，于12月3日夜至4日凌晨开始反攻。当前的目标是，向克林、索尔涅奇诺戈尔斯克和伊斯特拉发动突击，以粉碎方面军右翼的德军各主要集团军，同时向古德里安集团军的侧后发动进攻，以消灭方面军左翼的德军。中央方面军的各集团军预定在12月4日深夜至5日凌晨开始进攻，以达到钳制正面敌军，阻止德军从这里调走部队的有限目标。
11月30日当天，朱可夫向最高统帅部报告了他的作战计划。斯大林未作任何改变便批准了。由于12月初下的一场大雪给军队的部署带来了一些困难。在克服这些困难后，各兵种于12月6日清晨前已做好转入反攻的一切准备。
12月6日凌晨，莫斯科的大反击开始了。在经过集中的空袭和炮火轰击之后，朱可夫的西方面军的部队，从莫斯科的南、北两面开始行动。随着战斗的胜利进展，战争的主动权已逐渐掌握在士气高昂的苏联红军手里。这时，早一天发动进攻的加里宁方面的部队，已经在加里宁以南揳入敌军防御阵地。加里宁方向的攻势起初是成功的，但由于冬季道路无法通行和兵力不占绝对优势而受阻。西方面军右翼向敌人施加了强大压力，大有分隔并合围从克林到索尔涅奇诺戈尔斯克的德军集团之势。
苏联红军对克林的进攻，迫使德军指挥部从邻近地段调兵增援。但他们这样做，反而便利了红军向索尔涅奇诺戈尔斯克、红波利亚纳和伊斯特拉的进攻。到13日，德军在克林和索尔涅奇诺戈尔斯克地区的抵抗已被粉碎。他们丢下大炮和车辆，向后退却。沿着被积雪覆盖的道路向西退却的德军部队，遭到苏联红军的猛烈轰炸，损失惨重。
到12月16日，苏军部队已把德军赶出了加里宁、克林和叶利齐。
12月16日夜间，古德里安接到希特勒的一个电话，禁止他继续后退，并答应给受到严重削弱的师派遣补充营——部分用空运。他还答应：在1月份向维帖布斯克前线派遣5个师；到1月中旬，另有2个师和2个补充师在德国东部边境待命。同时他指示戈林派遣4个轰炸机联队。1个双引擎战斗机联队和6个运输机联队以加强第8航空军。
但是，陆军元帅冯·包克和陆军总司令先后提出辞职，辞职申请都得到了希特勒的批准。希特勒对包克的去职并不感到是一个损失。他对他的亲信说：“发布几项作战命令谁都干得了。”对布劳希奇这个人，希特勒评价道：“一个爱好虚荣、懦弱无能的可怜虫，他呀，算不上是一个军人。如果布劳希奇再留在他的职位上，哪怕是几个星期，也会酿成巨灾大祸。”
12月19日，希特勒召见哈尔德，对他说，他将亲自接任陆军总司令。哈尔德可以留任参谋总长，如果他愿意的话。哈尔德表示愿意。但是希特勒明白表示，从今以后，他将亲自掌管陆军事务，正如他掌管德国的一切事务一样。
1941年圣诞节那天，红军对古德里安所部的进攻取得了重大胜利——在切尔恩合围了德军机械化步兵第10师的部队。德军突围后，古德里安命令部队后撤到苏萨河—奥卡河一线的阵地。代替冯·包克的冯·克鲁格元帅，对此怒不可遏，要求陆军最高司令部解除古德里安的职务。第二天，希特勒就解除了古德里安的职务。
朱可夫的反攻取得了胜利，德军在莫斯科附近的损失是毁灭性的。20天来，朱可夫的西方面军摧毁并缴获了1000辆坦克、1434门火炮和大量其他军事装备。西南方面军的部队缴获并击毁了81辆坦克、491门火炮，还有其他兵器。数以万计的德军官兵阵亡。
1941年6月22日凌晨3点德军大规模突袭苏联的消息震撼了整个世界。上午8时，英国首相温斯顿丘吉尔便获悉了这一消息。这时，他深深感到，在苏联参战以后，英国就“再也不是孤立的了”。他立即把军事内阁中的亲信——艾登、军需供应部长比威布鲁克勋爵以及英国驻莫斯科大使斯坦福克里普斯召集到来，请他们着手草拟首相将于晚9时通过电台宣读的支持苏联的声明。
在草拟声明稿的过程中，他们对苏维埃国家击退法西斯侵略的能力产生了分歧。直至丘吉尔开始发表演说前20分钟，声明文本才获得通过。由于丘吉尔善于辞令，他不是以浮华的辞藻，而是靠逻辑性、说理性和鲜明性打动和征服听众。他对“残酷的”“贪婪的”法西斯制度及其所追求的种族统治进行了猛烈的抨击。他说，“我看到了守卫在自己国土大门和保卫自古以来他们父辈耕耘过的田园的俄国士兵……我看到了成千上万个俄罗斯庄稼汉正蒙受罪恶的纳粹军事机器的蹂躏。”
丘吉尔不仅知道法西斯德国对苏联的威胁程度，而且也了解德国对英国和美国的威胁程度。在一次小范围的会议上，丘吉尔沉稳而冷静，极富号召力地说：“苏联面临的危险就是我国面临的危险，也是美国面临的危险。为保卫自己的家园而战的苏联人的事业，也就是地球上每个角落的自由人和自由民族的事业……希特勒对俄国的进攻，仅仅是尝试进攻英伦三岛的前奏而已。”
丘吉尔反对法西斯德国和给予苏联以援助的立场得到了本国国会议员和各阶层人民的广泛支持。6月24日，英国议会就“德国侵犯苏联”问题举行了专门辩论。外交大臣艾登在宣布辩论开始后，以政府名义声明说：“对苏联的阴险进攻以及三番五次地破坏庄严的承诺无非是向人类证明……确实存在着一个夺取世界统治的纳粹计划……大家应当懂得……只要纳粹主义存在，就会对本国安全构成最大和最直接的威胁。”
希特勒的进攻使英国和苏联走到了一起。
政治上的现实主义者丘吉尔深深懂得，没有苏联的决定性支持，英国不可能取胜。毋庸置疑，英国、欧洲乃至全世界的命运都取决于苏联同法西斯国家的斗争结局。1941年6月23日的《泰晤士报》写道：“对苏联的进攻，是准备对英国实施决定性打击的进一步措施，德国入侵苏联是朝着建立希特勒法西斯的全球统治迈出的新的一步。”苏联对英国和美国不构成威胁，而法西斯国家德国、意大利和日本却在威胁着英、美等国。因此，英国应当率先援助苏联，击溃德国法西斯。
1941年7月12日，根据苏联政府的倡议，苏英两国在莫斯科签署了《关于苏联和英国政府在对德战争中联合行动协定》。该协定规定，两国政府在目前反对希特勒法西斯德国的战争中相互承担互相帮助和给予各种支持的义务。双方庄严承诺，未经双方同意，不得擅自举行谈判，不得签订停战协定或和约。这个协定使得苏联和英国在反对希特勒德国的斗争中结成战斗的同盟。
苏德战争爆发的当天，美国的参议员佩佩尔宣称：“我们应当消灭希特勒，否则，他就会消灭我们。”美国陆军部长史汀生提醒政府说，在法西斯德国进攻苏联以后，美国面临的危险正与日俱增。富兰克林·罗斯福承认，“保卫苏联……对保卫美国来说至关重要”。还在法西斯德国进攻苏联的前几天，罗斯福即通过威南特大使告诉丘吉尔说，他想“对苏联表示盟友般的敬意”。美国支持苏联的声明是由履行国务卿职务的威廉斯宣读的。声明重申“今日的希特勒法西斯军队对美洲大陆是一个主要危险”。6月24日，罗斯福总统紧随丘吉尔和威廉斯之后发表声明说，在反对德国的斗争中，将向苏联提供援助。
同英国一样，美国也把德国扩大侵略看成是对美国自身利益的最大威胁，并迅速调整对英、对苏政策。6月23日，美国政府发表声明，指出“任何防御希特勒主义的办法，任何集中力量——不论这种力量来自何方——的行动都将加速德国现在的领袖逃不掉的失败，并因而有利于我们自身的国防安全。在今天，对美洲各地的主要危险是希特勒的军队”。次日，罗斯福在记者招待会上宣布：“凡是抵抗法西斯轴心国的国家，其中包括苏联在内，都将得到美国的帮助。”
但是，由于苏联战争初期的失利，使英美国家中许多军事家和政治家对与苏联进行合作的前景持有怀疑态度，甚至做出了种种悲观的估计。罗斯福总统虽然不太赞成种种悲观预测，但为了掌握有关苏联实际情况的第一手材料以及苏联在军事援助方面的具体要求，决定派遣他的亲密顾问、负责美国租借事务的哈里·霍普金斯作为总统的私人代表前往莫斯科。当时，霍普金斯正在伦敦同丘吉尔首相会谈。接到罗斯福的指示后，他立即乘飞机从苏格兰飞抵阿尔汉格尔斯克，1941年7月底抵达莫斯科。
霍普金斯也同样认为有必要深入了解苏联的局势。正如霍普金斯的断言，如果不是考虑到苏德战场上的形势，那么任何一个稍微重要一点的问题都不可能跟英国人达成协议。战争已经进行了4个星期，许多英国人士预言纳粹德国击溃苏联的最短期限已经过去了，但希特勒一伙的胜利根本谈不上。而且，英国首脑们还指望，“也许苏联人还能坚持到冬季到来之前……”所有这一切，使霍普金斯确信，为了制定下一步作战计划，必须更深入地了解苏联的局势，判明苏德战场形势的真实情况。
霍普金斯抵达莫斯科后，立即受到了斯大林的亲自接见。他转告斯大林：罗斯福总统认为，希特勒是人类公敌，因此，他愿意在苏联对德作战中提供援助。斯大林向他谈了苏德战场的形势，并且表示苏联完全能够守住莫斯科和列宁格勒。斯大林提出：苏军迫切需要高射机枪、重型机枪和步枪，尤其是飞机、坦克和高射炮。霍普金斯表示，只要天气情况允许，在今后几周将尽一切可能向苏联运送物资。但是，关于重武器的问题并没有得到最后解决。霍普金斯提出了执行长期供应计划的条件，表示美国政府不但要对苏联的军事形势，而且也要对他们的军用武器的型号、数量和质量都要有全面了解。此外，对原料和工厂的生产能力也要有充分了解。斯大林当即答应了霍普金斯对苏进行实地考察的要求，让他深入到战斗前沿、兵工厂等地进行访问。通过这次访问，霍普金斯亲眼看到苏联拥有的强大军事潜力，掌握了苏军在许多地方进行反攻的较详细的情况，也了解到苏联领导人对击败德国法西斯满怀信心。他由此得出结论：苏联不仅能经受住敌人的攻击，而且还能给敌人以沉重的回击。他在莫斯科向罗斯福汇报说：“我对这条战线深深信赖，这里士气特别旺盛，对胜利充满了坚定的信心。”
霍普金斯带着苏联人民对战争的必胜信念以及一份斯大林最急需的武器和军需品的清单回到华盛顿。霍普金斯莫斯科之行，使他对苏联的抵抗能力和作战前途有了新的认识。霍普金斯作了客观介绍，并且打消了美英两国许多政治家和军人指望苏联很快就要垮台的幻想。他使罗斯福深信，把可以匀出的尽可能多的军用物资运往苏联去是明智之举，从而使美国政府最后确定了援苏抗德的实际措施，坚定了美国参加国际反法西斯联盟的决心和信心。因此，这次访问成了战时美苏关系合作的开始。
霍普金斯访苏后不久，罗斯福便下令将大批援助物资运往苏联，并且宣布解除苏芬战争期间对苏联4000万美元存款的冻结，允许苏联利用这笔存款在美国购买所需要的战略物资。8月2日，美国政府通知苏联政府，决定给予一切可能的经济援助，并将美苏贸易条约规定的有效期延长一年。10天以后，美国向苏联派出了第一支船队。美国虽尚未正式参战，但美苏两国的合作已成为世界反法西斯联盟形成的主要基石之一。
为了适应形势的发展，美国决心加强与英国的军事战略合作。1941年8月9日，罗斯福总统与丘吉尔首相在拉普森夏湾美国战列舰“奥古斯塔”号和英国最新式的战列舰“威尔士亲王”号上，秘密举行了自第二次世界大战以来的首次两国首脑会谈。8月14日，英美两国发表了联合声明，即《大西洋宪章》，共八条，其主要内容是：
1.两国并不追求领土或其他方面的扩张。
2.凡未经有关民族自由意志所同意的领土改变，两国不愿其实现。
3.尊重各民族自由选择其赖以生存的政府形式和权利。各民族中的主权和自治权有横遭剥夺者，两国俱欲设法予以恢复。
6.待纳粹势力被最后毁灭后，两国希望可以重建和平，使各国俱能在其疆土以内安居乐业，并使全世界人类悉有自由生活，无所恐惧，亦不虞匮乏的保证。
8.两国相信世界各国，无论为实际上或精神上的原因，必须放弃使用武力。同时，两国当赞助与鼓励其他一切实际可行的措施，以减轻爱好和平人民对于军备的沉重负担。
在制定《大西洋宪章》的过程中，美英双方就各自的殖民地利益问题进行了激烈的争论。美国把“机会均等，海上自由”（第四、七条）等原则加进了宪章。美国还指责英帝国关税限制制度和过去英德操纵世界贸易的状况，主张在大战以后，将英国殖民地问题拿出来讨论。这使丘吉尔十分不满，尽管双方为了各自的利益存在诸多分歧，但在大敌当前的情况下，双方能求同存异，取得基本一致。这些原则对于动员和鼓舞全世界人民组成国际反法西斯联盟，打败德意日法西斯侵略者，无疑起了积极的推动作用。
当然，《大西洋宪章》也存有严重缺点，它未能提出动员一切力量反对法西斯，也没有谈到以何种方式消灭法西斯，恢复各个国家、各个民族的独立和主权。尤其是关于殖民地的民族独立和主权问题，宪章避而不谈。然而，从总体上看，《大西洋宪章》仍是一份值得肯定的历史文献，它标志着英美两国合作的加强。它提出的许多原则后来被许多国家所承认，为国际反法西斯联盟的建立起了积极促进作用。
为了解决苏联的困境，1941年9月29日至10月1日，苏、美、英三国在莫斯科召开了紧急会议。苏联代表团团长是外交人民委员莫洛托夫，美国代表团团长是罗斯福总统特使哈里曼，英国代表团团长是军需大臣比弗·布鲁克。斯大林也参加了这次会议。
这次会议主要是讨论美英向苏联提供武器装备和战略物资问题。在之前的时候，斯大林和丘吉尔曾通话要求英国能在1941年内于巴尔干或法国开辟第二战场，以迫使德国从东线调走30到40个师。但英国当时自身难保，便无法实行。这时美英即使在提供武器装备方面也各有困难。由于美国还没有直接参战，它的强大工业还没有转入战时轨道。英国既要保卫本土，又要维护庞大的殖民帝国，兵力和武器装备都感到不足。
但尽管如此，美英两国还是尽力满足了苏联提出的一些要求，以支持它把反法西斯战争坚持下去。经过谈判，于1941年10月1日签订了苏、美、英三国第一个议定书。议定书规定，从1941年10月1日到1942年6月30日，英美两国每月向苏联提供400架飞机、500辆坦克以及其他各种武器和军用物资。苏联向英美提供原料。
莫斯科会议使得苏联取得了很大的成果。10月30日，罗斯福代表美国政府写信给斯大林，宣布给苏联10亿美元无息贷款。11月7日，美国把租借法扩大到苏联，这样就为向苏联提供军事援助创造了更加有利的条件。到1941年底，美国援助苏联204架飞机、182辆坦克；英国供给苏联669架飞机、487辆坦克、301支反坦克枪。除了飞机、坦克、卡车、吉普车这些项目以外，英美还给苏联送去了一些较小的作战装备，但有三项东西是很重要的。第一项是野外电话设备和电话线，共送去了18.9万部战地电话，108万千米长的电话线，足够围绕地球27周；第二项是送去4.5万吨带刺铁丝；第三项是红军最喜欢的作战物资机关枪。
莫斯科三国会议进一步加强了苏美英三国合作，从而也加强了整个反法西斯同盟。它在反法西斯战争中，在苏联伟大的卫国战争中，都起了积极的作用。
1941年底，苏联红军在莫斯科保卫战中取得了伟大胜利，希特勒三个月消灭苏联的计划遭到彻底破产，这极大地振奋了世界各反法西斯人民的信心。
同年12月7日，日本偷袭珍珠港，进攻英、美、荷在东南亚的属地，发动了太平洋战争。太平洋战争爆发后4天，德意日签订了对美英共同作战协定。英国对日宣战，德美也互相宣战。
从此，美国正式参加了第二次世界大战。接着，澳大利亚、荷兰、加拿大、新西兰、南非联邦、哥斯达黎加、古巴、尼加拉瓜、巴拿马、萨尔瓦多、“自由法国”民族委员会和波兰政府也相继对日宣战。中国也向德、意、日宣战。战争席卷和波及了世界4/5的人口。德、意、日法西斯不断扩大侵略战争，进一步促进了反法西斯力量的壮大和发展，加强了国际反法西斯同盟。
为了对付德国，1941年12月22日，美英两国首脑在华盛顿集会，商讨两国整个作战计划。会议期间，美国倡议由所有对轴心国作战的同盟国家签署一项共同宣言，即《联合国家宣言》。美国提出的宣言草案经与英国和苏联政府磋商并加以修改后，用急电发给各同盟国政府。12月27日，罗斯福和丘吉尔分批会见了各同盟国驻华盛顿大使，并告知他们关于这个宣言的内容。
1942年1月1日，26个国家的《联合国家宣言》开始签字。1月1日，美、英、苏、中四国代表罗斯福、丘吉尔、李维诺夫、宋子文（新任外长）先在白宫罗斯福的书房里签了字。1月2日，宣言放到国务院，其余22国大使按英文字母顺序依次签了字。
对于1941年8月14日美利坚合众国总统与大不列颠及北爱尔兰联合王国首相所作联合宣言称为《大西洋宪章》内所载宗旨与原则的共同方案业已表示赞同，深信完全战胜它们的敌国对于保卫生命、自由、独立和宗教自由并对于保全其本国和其他各国的人权和正义非常重要，同时，它们现在正对力图征服世界的野蛮和残暴的力量进行共同的斗争，兹宣告：
1.每一政府各自保证对与该政府作战的三国同盟成员国及其附从者使用其全部资源，不论军事的或经济的。
2.每一政府各自保证与本宣言签字国合作，并不与敌人缔结单独停战协定或和约。现在或可能在战胜希特勒主义的斗争中给予物质上援助和贡献的其他国家得加入上述宣言。
1942年1月1日签字于华盛顿。
《联合国家宣言》的签订，表明世界人民反法西斯同盟又发展到了一个新的阶段。它标志着这个同盟的进一步壮大和加强，同时也为联合国组织的建立奠定了初步基础。美国国务卿热烈欢呼这个宣言的发表。他说：“联合国家的宣言在历史上最大的共同作战努力中，把代表绝大多数居民的26个自由国家的决心和意志联合起来了。这是一个活生生的证据，说明遵守法律、爱好和平的国家到了必要的时候能够团结起来使用武力去维护自由、正义和人类的基本准则。”
当然，在同盟国内部也是充满着矛盾和斗争的，但这并没有妨碍它们在反对法西斯侵略的斗争中采取一定程度的联合行动。
斯大林曾指出：“否认参加英苏美同盟的国家在意识形态上和社会制度上的差别那是可笑的。但是，这是否排斥这个同盟中的成员采取共同行动，去反对使它们受奴役威胁的共同敌人的可能性和合理性呢？绝对不排斥。”
问题在于德意日法西斯把战争和奴役的威胁强加于各国爱好和平的人民，这是促使反法西斯同盟形成的决定性因素；而德国进攻苏联和日本发动太平洋战争又进一步壮大和加强了这个同盟。