在德軍從西部入侵波蘭後，蘇軍也迅速佔領了波蘭的東部。接著蘇德在莫斯科簽訂了一個邊境條約，確定了蘇德兩國以維斯瓦河為分界線的“所謂”最後的國界。波蘭東部20萬平方公里的土地被併入蘇聯的版圖。它被有些歷史學家稱為蘇德緩衝地帶。
1941年2月3日在柏林最高軍事會議上，通過了對蘇聯實施突然襲擊的“巴巴羅薩”計劃，計劃訂於本年5月15日實施。希特勒本來認定這個時間是不能夠更易的，但墨索里尼的意大利軍卻在巴爾幹吃了敗仗，為了使昏庸無能的小夥伴擺脫困境，德軍又輾轉到希臘打了一仗，給英軍造成了一次小型的敦刻爾克。仗雖然是打勝了，卻使“巴巴羅薩”計劃順延到了6月22日實施。
理查德·佐爾格
就在這期間，蘇聯間諜組織“佐爾格小組”已經將德國將要入侵蘇聯的準確情報發給了莫斯科。蘇軍總參謀部也根據情報擬訂了德軍進攻蘇聯的幾套方案，而這幾套方案竟源自“巴巴羅薩”計劃的幾次修改稿。但是斯大林堅持認為：德國正在與英國進行不列顛戰役，在作戰未有明確結果時希特勒不敢冒兩線作戰的風險進攻蘇聯。他甚至懷疑那些情報是英國人制造，目的是誘使蘇聯提前進入對德作戰的陰謀。
巴巴羅薩計劃原文
1941年6月21日夜間，一名德軍司務長悄悄泅渡維斯瓦河，向河對岸的蘇軍前沿部隊投誠。這個德軍最下級軍官帶來了一個重要情報，德軍將於明日凌晨對蘇聯發動突然襲擊。前沿部隊馬上將這個消息報告基輔軍區，基輔軍區當即上報給位於莫斯科的總參謀部。斯大林得知消息後當夜召集國防委員會草擬了一份命令，命令邊境軍區所有部隊進入一級戰備，當命令全部下達完畢已經是6月22日0時30分，此刻距離德軍發動大規模進攻僅剩數小時了。與此同時希特勒也正守候在柏林的德軍最高統帥部裡，躁動不安的等待向蘇聯發動全面進攻的那一刻。
6月22日凌晨4時30分，德軍以大量航空兵對蘇聯西部的重要城市，交通樞紐，軍事基地，以及正向國境線開赴的蘇軍進行了猛烈轟炸，並實施空降搶佔要地。同時德軍以數千門火炮對蘇軍的邊防哨所，防禦工事，通訊樞紐，和部隊集結地域進行了猛烈轟擊。蘇聯西部66個機場遭到破壞，半天之內就損失飛機1200多架。其中800多架未經起飛既被毀於機場。西部城市海空軍基地通訊設施在德軍航空兵襲擊下嚴重受損，邊境軍區指揮機構基本陷於癱瘓。
經過強大的炮火準備後，200多萬德軍（它包括153個師，3712輛坦克，7184火炮，超過60萬輛運輸車，得到4950架飛機的支援）以坦克和摩托化部隊為先導，在從波羅的海到喀爾巴阡山寬約1500公里的正面上全線進攻！！！在進攻的第一天就推進蘇聯境內50至60公里。
蘇聯國防委員會在戰況不明的情況下要求邊境軍區進行猛烈反擊，消滅入侵之敵，這道命令顯然是不切實際的。而前沿又向莫斯科發出敵人已被擊潰的極不確切的戰報，莫斯科繼而命令前沿部隊轉入反攻，向敵方領土挺進。這種盲目的指揮使前線戰況更加惡化，部隊調度極為混亂。
而德軍卻是有備而來的，這部巨大的軍事機器分工明確，條理清晰，一招一式體現著日耳曼工匠那種特有的精細與嚴密。
德軍的進攻分為三路，中央集團軍群的任務是圍殲白俄羅斯方向的蘇軍，兵員達50個師又兩個旅。北方集團軍群的兵力為29個師，任務是殲滅波羅的海沿岸的蘇軍進行列寧格勒，南方集團軍群的任務是向基輔總方向實施進攻，把烏克蘭的蘇軍主力消滅在第聶伯河以西，兵員達57個師又13個旅。此外尚有直指北方的挪威芬蘭集團軍。
在戰爭的第一週，中央集團軍群以突入到白俄羅斯首輔明斯克，南方集團軍群的前鋒部隊以抵近基輔的接近地。北方集團軍群也以渡過西徳維納河。
面對德軍強大的攻勢，蘇軍立刻採取緊急措施，把前線軍區改為方面軍，併成立了蘇軍統帥部。但由於大量準備工作未能搶在戰爭爆發前就緒，因而戰爭初期嚴重失利，戰役大部分失利。蘇聯西部軍區共有170個師，270多萬人，但在強敵臨頭時，戰略總意圖不明，是戰是退舉棋不定，加之裝備陳舊，指揮人員素質較差，對敵主攻方向判斷失誤等原因，致使開戰的前18天，蘇軍就損失了2000列火車的軍火，3000多門大炮，2000多架飛機，1500多輛坦克，28個師被全殲，70個師人員武器損失過半，以及30萬蘇軍被俘。
此刻的希特勒可謂是意滿志得，拿他的話來說：我們只要往那塊破門板上踹一腳，整座破房子就會轟然倒塌。這一腳他是踹出去了，蘇維埃大廈卻並沒有倒塌，7月3日斯大林發佈演講，他說：同志們，兄弟姐妹們，陸軍和紅海軍的戰士們，希特勒發動了背信棄義的進攻，致使我們的祖國處於十分危險的境地。他動員全國人民挺身而出，捍衛自己的自由，捍衛自己的榮譽，捍衛自己的祖國。
在蘇聯政府的領導下，蘇聯工人以最快的速度把1500多個大型軍工企業往東部轉移。兵工廠在西伯利亞和西亞的荒無人煙之處重新建立起來，成千上萬的民用品工廠轉產彈藥和技術兵器。這個國家在踉蹌中武裝起來了，迸發出了前所未有的民族生命力。