Die laaste groot veldtog waarin die Panzer I het 'n groot deel van die pantserkrag gevorm deur "Operasie Barbarossa", 22 Junie 1941. Die 3 300 Duitse tenks het ongeveer 410 Panzer I's ingesluit. Teen die einde van die maand was 'n groot deel van die Rooi Leër vasgevang in die sak van Minsk, en teen 21 September het Kiëf geval, wat die Duitsers toegelaat het om op hul uiteindelike doel, Moskou, te konsentreer. Ondanks die sukses van die Duitse wapenrusting in die Sowjetunie, was die meeste Duitse offisiere tussen Junie en September geskok om te sien dat hul tenks minderwaardig was as nuwer Sowjetmodelle, die T-34 en KV- reeks. Soos tydens die Spaanse burgeroorlog net vyf jaar tevore gesien is, was die Panzer I duidelik geen pasmaat vir selfs die swakste Sowjet-wapenrusting nie, met selfs gepantserde motors soos die BA-10 wat die Panzer I kon verslaan as dit met medium toegerus was. -kaliber anti-tenk wapens. Army Group North het vinnig besef dat geen van die tenkgewere wat tans deur die Duitse pantser gebruik word, betroubaar in die dik voorpantser van die KV-1 kon binnedring nie. Die uitvoering van die Rooi Leër tydens die Slag van Moskou en die toenemende aantal nuwe Sowjet-tenks het die Panzer voor die hand liggend gemaak Ek was nie grotendeels geskik vir hierdie oorlogsfront nie. Sommige minder gevegwaardige Panzer I's het die taak gehad om vragmotors en ander ligte (hoofsaaklik wiel-) voertuie deur die dik Russiese herfsmodder te sleep om logistieke en vervoerprobleme en probleme aan die frontlinies te verlig. Ander Panzer I's is vir anti-partydige optrede, of beskermingspligte (soos die verdediging van vliegvelde of ander belangrike militêre installasies op besette vyandelike gebied), toegedeel.