22. června 1941 hitlerovské Německo porušilo smlouvu o neútočení (pakt Ribbentrop–Molotov) a bez vyhlášení války napadlo Sovětský svaz. Začala Velká vlastenecká válka. Nacistický Generalplan Ost počítal s genocidou Rusů a dalších slovanských národů. Nacisté ovládli většinu evropské části země, která byla těžce poničena, avšak po bojích u Stalingradu a bitvě u Kurska začal obrat ve válce ve prospěch SSSR a jeho západních spojenců. Do léta 1944 byla většina země od okupantů osvobozena. V únoru 1945 pak proběhla na Krymu tzv. jaltská konference, kde se Stalinovi podařilo upevnit sovětský vliv na střední a východní Evropu. Německá invaze do Sovětského svazu si vyžádala více než 20 milionů obětí. Během války zemřelo 6–9 milionů ruských civilistů, včetně milionu lidí při 872 dní dlouhém obležení Leningradu, a okolo 6 milionů vojáků z ruské části SSSR. V německém zajetí zahynulo 3,3 milionu sovětských válečných zajatců. Německý wehrmacht utrpěl 80 % svých ztrát v bojích na východní frontě. Sovětský svaz získal porážkou nacistů velkou prestiž, která přispěla k etablování komunistických diktatur ve státech tzv. východního bloku včetně Československa.