巴巴羅薩行動

苏联的侵略计划

在德军侵略苏联之后，纳粹德国宣称苏军在那之前便有系统的计划要侵略他们，因此这场战争只是先发制人的攻击罢了。在战争结束后许多德军领导人也提出了这点，例如威廉·凯特尔。
前格鲁乌情报官，后来成为历史学家的维克多·苏沃洛夫是将苏联侵略计划公诸于世的重要人物之一，他在《破冰》一书里主张斯大林的计划是先让希特勒与欧洲各国自相残杀之后，再由苏联大幅侵略欧洲。他主张斯大林是依据此一长远计划下才跟希特勒进行合作，尽管同时期苏军的扩军和备战都显示他们正在准备“解放欧洲”。苏沃洛夫认为巴巴罗萨是纳粹德国为了先发制人而对苏军在边界集中的部队进行的攻击，其他支持苏联先发攻击论的历史学家如米哈伊尔·梅切科夫则否定此说，认为双方都在事前准备进行攻击，而不是回应对方的军队部属。
自从此理论被提出以来，被发掘出的证据包括了格奥尔基·朱可夫提出的先发攻击计划蓝图，而且此蓝图还被亚历山大·华西列夫斯基与尼古拉·费多罗维奇·瓦图京所批准。朱可夫的计划中包含了秘密的苏军动员，以训练为借口在边界大量部属军队，以期在攻击开始之后切断德国与其盟国如罗马尼亚的连结，借此中断德国的石油供给
虽然苏联先发侵略论在许多国家受到了广泛注意 ，而且也受到大量冷战后俄罗斯历史学家的支持，不过西方历史学家还没有彻底接受此一说法。

6月22日的攻击

轴心国选在1941年6月22日的早上4时45分展开攻势，要计算双方在这个阶段的特定地区部队分布相当困难，因为大多数德军的名单都包括许多还未参战的后备军人，同样的两方在力量上的对比也很难有效计算，合理的计算是约有260万名德军在6月22日进入作战状态，而他们所面对的苏联军区也有差不多数量的苏军军队。德军的突袭收到完全的效果，虽然苏联指挥部在收到德军部队逼近的报告后即在凌晨0时30分对边界部队发出警告，但当时却没有任何一个部队展开备战。据称斯大林对德军侵略的新闻吓呆了，并且直到一两个礼拜后的7月3日才正式对全国发表声明。
突袭带给苏军的最大震撼并非是突袭的时间，而是同时进攻苏联领土的德军数量之多和配合之紧密。约有320万名的德军地面部队投入了东线的攻势，伴随的还有数十万的意大利、罗马尼亚、匈牙利、斯洛伐克部队，芬兰则从北边发动攻势。但苏军在同时对抗这些敌军的同时也持续进行大规模的增援，西线的苏军部队在6月22日时约有260万人，尽管半年的战事造成450万人死伤的惊人数字，至年底时已经跃升为超过400万人（苏联国内部队和储备军并没有计算在内）了。德国空军声称在侵略开始的第一天就摧毁了1,489架苏军战机，而自身则只损失了35架。事实上苏联空军在刚开始几天的损失比德军估计的还要惨重，总共有3,922架飞机在头3天被摧毁。
德军的攻击速度之快使得苏军的防御计划完全瘫痪，而无线电和通讯配备的严重缺乏也造成苏军部队难以互相协调作战。
德军的攻势也引燃了许多苏联占领国的独立运动，6月22日立陶宛发生了反苏联的暴动，并在隔天发布了独立的宣言，大约有3万名立陶宛人加入叛变行列，随着德军向北方的攻势进展，叛变也蔓延至爱沙尼亚。

后续发展

虽然攻势前半年进展的相当顺利，但最后德军仍然没有夺下最终的目标：莫斯科。许多人认为德国犯下最大的错误便是延缓了发起攻击的时间。原本计划的攻击发起日是5月15日，然而在4月时其盟友贝尼托·墨索里尼的意大利王国对于希腊的侵略受阻，希特勒遂决定调派德军加以援助，并顺道消灭亲英的南斯拉夫，尽管德军很轻易的便攻克并和轴心国盟友瓜分了南斯拉夫和希腊，但这起意外的小插曲却使得攻击计划延缓至6月22日进行，这5周的延期更减短了原本已经相当短暂的苏联夏季。不过延期也有其他的原因，1941年苏联的晚春加上6月的漫长雨季，使得许多苏联西部的道路陷入瘫痪，或者无法让重型的车辆通过。在整场战役中，希特勒将原本进攻莫斯科的主力装甲部队改调往南方参与攻占乌克兰的基辅战役，这次战役以德军的空前胜利告终，俘虏了超过65万名的苏军，但这项举动也进一步延缓了德军进攻莫斯科的时间。当德军开始进攻莫斯科时，秋季大雨造成的泥沼以及冬季的酷寒、再加上苏军的顽强抵抗，最终德军的攻势停止下来了。
同时苏军的反抗力量也出乎德军的意料之外，在白俄罗斯布勒斯特的一座堡垒便说明了苏军的顽强抵抗精神：在德军第1天的攻势中原本预期只要几个小时的突袭便能夺下这座堡垒，但最后直到7月底才拿下（苏联的宣传宣称它支撑了6个礼拜）。德军的后勤成了主要的问题之一，随着战事的进展德军的补给线也不断拉长，也更容易遭受苏联游击队的袭击。苏联采用焦土政策摧毁所有即将撤离的土地，使德国无法运用其食物、燃料、和建筑。
尽管遭遇这些挫折，德军仍然继续推进，在半年的战事中德军展现了辉煌的战争艺术，多次以包围战术歼灭动辄数十万的大批苏军或逼迫他们投降。基辅战役尤其血腥，南方集团军群在11月中旬夺取了基辅，俘虏了超过65万名苏军。
北方集团军群在攻克波罗的海国家后继续朝列宁格勒推进，在1941年8月进攻至列宁格勒的南方市郊，但随之面临苏联的顽强抵抗而不得不停止。由于担心直接攻城会造成大量伤亡，德军司令員决定以围堵方式来摧毁抵抗力量。尽管遭遇德军的渗透威胁、无情的轰炸和炮击以及严重的食物和燃料短缺，最后苏军仍坚守住列宁格勒，直到围城的德军在1944年初被击退为止，列宁格勒围城导致了近百万名的居民死伤。

作战结果

整场巴巴罗萨作战在11月开始的莫斯科战役中达到最高潮，尽管负责进攻莫斯科的中央集团军群饱受秋季泥泞所造成的补给短缺之苦，仍被下令继续进攻；德军的进展在1941年12月初达到极限，前锋部队已经推进至莫斯科市郊，甚至见到了克里姆林宫的螺旋状尖塔。然而这时斯大林手上仍保有数十万从西伯利亚前来支援的部队，这些部队拥有良好的冬季装备和补给，还有大量可以武装成民兵的青年人，很快便将逼近莫斯科的德军全数击退，并在接下来的反击战推回了冬季前的战线。
反观这时的德军则严重缺乏石油、冬季装备和食物，同时也没有躲避之处，只得在原地驻扎捱过严酷的冬季，德军最后得以挡下苏联的反击行动，但却遭受了非常沉重的损失。
同时夺下莫斯科也是德军迈向胜利的关键之一，历史学家之间一直存在争论的问题是：如果当初巴巴罗萨作战真的夺下了苏联首都，是否会造成苏联的彻底垮台？1941年12月美国因日本海军偷袭珍珠港愤而向轴心国宣战，在这短短6个月内德国的战略位置便彻底逆转了，因为德国的军事生产能力根本无法应付长期的战争。
巴巴罗萨作战的结果对苏军和德军都同样不利，虽然德军无法成功的拿下莫斯科，但他们在半年时间内便夺下了苏联西部的庞大领土，包括乌克兰、白俄罗斯、波罗的海国家、以及一大片莫斯科西部的土地在内，这相当于500,000平方英哩的土地以及7,500万名的人民，事实上德国在之后的一、两年内又继续夺取了250,000平方英哩的土地，一直要到斯大林格勒战役和库斯克会战等战役后才被击退。在这些占领区域里，反抗德军统治的游击队迅速增长，而德军也毫不留情的加以镇压，德军也继续坚守这些土地，在接下来的许多战役里双方又蒙受了更多的损失。
血腥的东线战役持续了整整4年，因为这场战争而死的人数可能永远无法准确计算，苏联军队的总阵亡人数大约为870万左右，而平民的死亡人数则依然存在争议，经常被举出的数字则高达2,000万人。德军的阵亡人数也很难准确计算，最高数字为430万名德军和90万名其他轴心国部队，这个数字包括了在作战中阵亡的人数以及遭苏联俘虏期间死去的人数在内。
直到1941年12月便有超过240万的苏军人员被德军俘虏，德国对苏军俘虏的处置使得到战争结束时总计数百万的苏联俘虏死于寒冷、饥饿、疾病等。斯大林则将德国战俘以及曾经被德军俘虏的苏联士兵都流放至劳动营。少数族群也都被流放至东部的集中营。例子包括了：1941年9月有43.9万名居住于窝瓦河的德裔人民（以及30万名来自其他各地区的德裔人民）被集体驱逐至哈萨克斯坦；在1944年5月有18.2万名克里米亚鞑靼人被驱逐至乌兹别克斯坦；39.3万车臣人和9.1万印古什人也在1944年被彻底驱逐至哈萨克斯坦。

作战失败的原因

巴巴罗萨作战失败的主要原因是低估了苏军的抵抗能力和意愿，同时德军的战争计划并不一致，计划的后勤准备也不完善。德军在1941年底发现自身面临的情况是：苏军的力量逐渐增强、然而德军的战力却因为某些因素而逐渐减弱。这主要是因为部署区域的过度延伸、运输的困难影响了补给和调度、恶劣的气候以及各部队经过半年征战后的磨损造成的。步兵部队的兵员短缺现象从1941年9月出现后便一直未获改善，反而随着时间越加恶化，一直到战争结束为止，德国陆军都处于步兵短缺和补给支援缺乏的窘境。
而1812年拿破仑征俄的失败也经常被用作比较的例子。

低估苏军的潜力

德军大大的低估了苏军的动员潜力：苏军的主要动员人数（已经受过训练、可以在短期内参战的单位）比德军所预估的高出了两倍。到了8月初时大量原先被歼灭的单位已经被新服役的单位替代，而到1941年底苏军重建和扩张了等同825个师级单位的数量，而且这还没有到达苏军存在的1,000万动员潜能。这个事实几乎就代表了巴巴罗萨作战的失败，德国必须暂缓作战行动1个月以等待新的补给，等他们再度展开攻势时，距离秋季泥泞期的开始只剩下6个星期了。在另一方面苏军也即时替补了之前的大量损失，当师级部队在战前征召的士兵阵亡后，新的士兵马上加以替补，战争中苏联每个月几乎都征召了超过500,000人从军。苏联在短期间内动员大量部队（虽然都是一些训练不足且缺乏装备的部队）的潜力最终使苏联得以撑过关键的前半年，而德国对苏联潜力的低估则导致了巴巴罗萨作战计划的不切实际。
同时以理查德·佐尔格为代表的苏联情报单位正确的分析出日本不会加入对苏的战争，这使得苏军能够将驻扎在远东的部队抽调回苏德战场支援。
即使德军真的达成了作战原先的目标：推进至阿尔汉格尔斯克－伏尔加河战线，战争也不太可能就此结束。苏联在东部依然有着广大的领土，同时苏联也已经将战争工业迁移至乌拉尔山脉、中亚、和西伯利亚了，因此战争可能还会持续一段时间。

后勤计划的缺陷

巴巴罗萨作战的目标从一开始便相当不切实际，战争开始于干燥的夏季，是最适宜德军行动的季节，德军在最初数周里突袭并歼灭了大量的苏军。但当理想的季节过去、严酷的秋季和冬季来临时，苏军已经回复一定实力，而德军的攻势则开始遭受阻挠。德军在经历漫长的战斗后却无法取得足够的补给，石油的缺乏也注定了德军不可能达成预定中的目标。
这种困难甚至在战争之前便已经被德军的后勤单位所察觉，但他们提出的警告却被德军高层所忽略。整个德国的计划是根基于一个假设上：5周内苏军便会彻底崩溃，到时德军将能取得完全的战略自由，只需替少数机动单位补给必要的石油便能占领整个国家，因此并不需要担忧5周后的补给问题。这一假设基本上是基于之前苏芬战争时苏军的表现做出的，然而以德苏战争的表现上来看这一假设是不切实际的。
德国的步兵和装甲部队在第1周里快速推进了300英哩，但他们的补给线却很难跟上进攻的速度。由于铁路轨距的差异，俄国留下的铁路网也无法加以使用(苏联使用宽轨；而德国使用窄轨)，除非等到相同轨距的火车生产出为止，铁路和公路上速度缓慢的运输载具也成为苏联游击队的理想攻击目标，补给的缺乏严重延缓了德军闪击战的进度。
德军在后勤上的计划也严重高估苏联铁路运输网的可用状况，在波兰的道路和铁路状况尚称良好，但深入苏联领土的部分则情报有限，地图上标示深刻的道路在实际上往往只是粗糙的尘土道路，或甚至根本没有铺设完成。

气候

在整场战争中或许没有其他因素如同天气一般被后人如此重视其影响，在有些人看来，气候是战争中的“中立”角色，对于气候准备最佳的一方将能获得最多优势，而忽略准备的一方则会尝到其后果，对于苏军力量的低估使得德军面临气候不利的威胁。
一项由美国进行的军事研究指出：希特勒的计划在严酷的冬季气候来临前便已经失败，他对于快速胜利的可能性抱持太大的自信，乃至于他对战争会拖延至冬季根本没有心理准备。在入侵的前5个月里德军总共遭受734,000人死伤（约为总人数3,200,000的23%），到了1941年11月27日德国陆军的军需部门将军爱德华·瓦格纳宣称：“我们已经到达人力和物资资源的极限了，我们即将面临寒冬的危险威胁”，但德军仍然没有准备应付严酷的气候和苏联运输网络的恶劣状况。在秋季恶劣的路面状况延缓了德军的进展。苏联的地面在夏季时是松散的沙土、在秋季时是黏稠的泥泞地、到了冬季地面则会被大雪所覆盖。德军坦克较窄的履带使其在泥泞地行动时非常缺乏附着力和漂浮力。相较之下，新的苏联坦克如T-34和KV系列重型坦克的设计都考量了这些问题。德军有600,000匹用于提供补给和运输火炮的西欧马，但体型庞大的马匹在这种气候下却很难发挥作用，而苏军所使用的体型较小的矮种马则更适合当地的气候，
德军对于1941年秋季和冬季的严酷气候几乎毫无准备，德军已经拥有足够的冬季装备，但由于交通运输能力的限制，却没有办法将这些装备完全发放至前线，结果导致军队无法取得适当的冬季装束，有些士兵们还将报纸塞进夹克来保暖，而当时的气温却已经低达-30 °C。为了运作暖炉和暖气，德军士兵不得不将已经非常缺乏的汽油用来当作燃料，而苏联士兵却配备了温暖而加衬的大衣、有更大尺码的军靴以给士兵在靴中填塞布料棉花报纸等作衬底、以及覆盖毛皮的帽子。
一些德军武器配备在如此寒冷的气候下也无法正常运作，普通的润滑油在极低温下无法发挥效用，导致坦克和卡车引擎故障、机枪等自动射击武器无法正常开火。为了将炮弹装填进坦克的主炮里，坦克兵还必须先以小刀刮下黏附于炮管内结冻了的润滑油。苏联军队则较少受到这些问题所苦，因为他们早已经历当地的寒冬许多年了。德军必须将毛毯覆盖于飞机引擎上以免引擎结冻，而运作所有坦克和卡车所不可或缺的汽油也会因为寒冬而结冻。大多数苏联卡车和旧式坦克同样使用汽油，但新生产的坦克则已改使用不会结冻的柴油了。
当严酷的冬季开始后，希特勒担忧德军会重蹈拿破仑当年从莫斯科匆忙撤离的覆辙，于是下令德军部队必须死守他们的据点抵御苏军的反击，这个命令后来被称为“守住或是死亡”命令，这个命令即使挽救德军战线免于崩溃，但却也造成德军蒙受了大量的死伤。