מבצע ברברוסה
תוכנית המתקפה הגרמנית

המטה הכללי הגרמני החל בתכנון המתקפה על ברית המועצות ביולי 1940, זמן קצר לאחר השלמת כיבוש צרפת וארצות השפלה על ידי הוורמאכט. העבודה על תכנון הפלישה לברית המועצות הואצה בדצמבר 1940, לאחר שהוראה מספר 21 של היטלר קבעה כי הכוחות המזוינים הגרמניים צריכים להיות מוכנים לכיבוש ברית המועצות ולהכרעת הצבא האדום במבצע צבאי מהיר. בתוכנית נקבע כי יש להשלים את המבצע תוך 17 שבועות בלבד, לא רק כדי להקדים את תחילת "החורף הרוסי", ולהימנע מהצורך לנהל מערכה צבאית בתנאי אקלים קשים, אלא גם בגלל מגבלות המשאבים, שעמדו לרשות הצבא הגרמני.
קציני המטה הכללי, שהגו את תוכנית המתקפה, שנקראה בתחילה "מבצע אוטו", הציעו שהמתקפה על ברית המועצות תבוצע על ידי שלוש קבוצות ארמיות: קבוצת הארמיות המרכזית תעקוף את ביצות פריפיאט מצפון ותתקדם ישירות לעבר מוסקבה, קבוצת הארמיות הצפונית תתקדם לעבר לנינגרד דרך המדינות הבלטיות, ואילו קבוצת הארמיות הדרומית תתקדם לעבר קייב מדרום פולין ומרומניה, ותכבוש את אוקראינה. הדרג העליון של הפיקוד הגרמני עבד על תוכנית זו במשך ארבעה חודשים, שבמהלכם נבחנו תוכניות המערכה בשורת משחקי מלחמה, אך היטלר לא היה מרוצה. הוא הזכיר למפקדי צבאו את גורל המערכה שניהל נפוליאון ברוסיה ב־1812, כאשר הצבא הצרפתי כבש את מוסקבה, אך לא הצליח להשמיד את הצבא הרוסי, או להשתלט על המשאבים הכלכליים של רוסיה, ובסופו של דבר נחל תבוסה ניצחת והושמד כמעט לחלוטין.
בראשית דצמבר 1940 החליט היטלר לשנות את תוכנית המתקפה על ברית המועצות, והציע לקרוא למבצע המתוכנן בשם "מבצע ברברוסה", על שמו של פרידריך ברברוסה, קיסר האימפריה הרומית הקדושה במאה ה־12. במסגרת הנחיה מס' 21 של הפיהרר מה־16 בדצמבר נקבע, שבשלב הראשון של המערכה, יתמקד הצבא הגרמני בהשמדת כוחות הצבא האדום מערבית לנהרות דנייפר ודווינה בשורת מבצעי כיתור, ולא יאפשר להם לסגת לעומק שטח ברית המועצות. התוכנית שמה דגש גם על השתלטות מהירה על המשאבים הכלכליים (תבואה, נפט, פחם ועפרות ברזל) ועל אזורי התעשייה העיקריים של ברית המועצות. הפלישה לברית המועצות נועדה להתבצע על ידי שלוש קבוצות ארמיות, בהתאם לתוכנית המקורית, אך הוחלט שכיבוש מוסקבה יתבצע בשלב מאוחר יותר של המערכה. קבוצת הארמיות המרכזית תכתר ותשמיד את כוחות הצבא האדום בבלארוס, אך לאחר שתגיע לסמולנסק, היא תפנה את כוחותיה צפונה, תחבור לקבוצת הארמיות הצפונית, ותסייע לה לכתר ולחסל את כוחות הצבא האדום באזור הבלטי, לכבוש את העיר לנינגרד ולהשמיד את הצי הבלטי הסובייטי. במקביל, קבוצת ארמיות דרום, תנהל מערכת כיתור ענקית באזור אוקראינה, במטרה לכתר ולהשמיד את הכוחות הסובייטיים ממערב לנהר דנייפר.
בשלב השני של המערכה, שיתבצע רק לאחר השמדת הכוחות העיקריים של הצבא האדום במערב ברית המועצות, תמשיך קבוצת הארמיות הדרומית להתקדם מזרחה במטרה להשתלט במהירות על אזור דונבאס, מרכז מכרות ותעשייה כבדה חשוב, ולאחר מכן על שדות הנפט הסובייטיים באזור הקווקז. במקביל יתקפו קבוצות הארמיות המרכזית והצפונית את העיר מוסקבה, המרכז הפוליטי של ברית המועצות וצומת מסילות ברזל מרכזי. המתכננים הגרמנים העריכו שהאיום על מוסקבה ימשוך למערכה את העתודות האחרונות של הצבא האדום ובכך יבטיח את השמדתו המוחלטת. לאחר כיבוש הבירה הסובייטית יתקדם הצבא הגרמני לקו העובר מארכנגלסק בצפון עד לאסטרחן בים הכספי – קו שזכה לשם קו A-A. מקו זה יוכלו המפציצים הגרמניים להשמיד, או לכל הפחות לשתק, את מפעלי התעשייה הסובייטיים באזור הרי אורל, האזור התעשייתי המשמעותי האחרון של ברית המועצות. הפיקוד הגרמני הניח שלאחר השמדת עיקר כוחו של הצבא האדום והשלמת ההשתלטות על המשאבים הכלכליים והתעשייתיים במערב ברית המועצות, לא תוכל ברית המועצות להמשיך במלחמה לאורך זמן.