Po úspešnom zakončení Balkánskeho ťaženia sa začala Luftwaffe pripravovať na operáciu Barbarossa, inváziu do Sovietskeho zväzu. V tom čase sa bojové skupiny už väčšinou prezbrojili na Junkers Ju 88 a Do 17 hral len malú úlohu. Boli nasadené len 2 prieskumné letky vybavené Dorniermi. Jednotka KG 2, ostala jedinou plne operačnou zložkou Luftwaffe, vybavenou Dorniermi. Najvýznamnejšia akcia Do 17 na Východnom fronte sa udiala 23. – 24. júna pri Grodne. Veliteľ sovietskeho západného frontu, armádny generál Dimitrij Pavlov, sa pokúsil o protiútok proti skupine "Panzergruppe 3", ktorej velil Hermann Hoth. Nadvláda vo vzduchu a takmer žiaden vzdušný odpor, umožnili Dornierom Do 17 jednotky III./KG 2, zničiť kolóny sovietskej pechoty. S pomocou iných jednotiek, Luftwaffe hlásila zničenie 105 sovietskych tankov. Sovietsky 6. a 11. mechanizovaný zbor, spolu s 6. zborom kavalérie bolo zničených. Za mimoriadnu úspešnosť, dostal veliteľ 9./KG 2, Walter Bradel rytiersky kríž k železnému krížu.