Chiến tranh thế giới thứ hai
Diễn biến cuộc chiến > Phe Trục tấn công Liên Xô

Bài chi tiết: Chiến tranh Xô-Đức
Sau khi tình hình châu Âu và châu Á trở nên tương đối ổn định, cả Đức, Nhật Bản lẫn Liên Xô đã có những bước chuẩn bị cho các hành động sắp tới. Nhật lúc này muốn lợi dụng chiến tranh ở Châu Âu để chiếm đoạt nguồn tài nguyên giàu có tại các thuộc địa Đông Nam Á của phương Tây. Về phía Liên Xô, cảnh giác về sự căng thẳng ngày càng gia tăng với Đức, nước này đã cùng Nhật Bản ký Điều ước bất xâm phạm vào tháng 4 năm 1941. Cũng trong thời điểm này, người Đức đã chuẩn bị đầy đủ cho cuộc chiến sắp tới với Liên Xô.
Hitler cho rằng việc Vương quốc Anh từ chối kết thúc chiến tranh là vì họ vẫn hy vọng Hoa Kỳ và Liên Xô sớm hay muộn cũng sẽ tham gia cuộc chiến chống lại Đức. Do đó, ông cố gắng thắt chặt mối quan hệ với Liên Xô. Tuy nhiên, trong trường hợp thất bại, họ sẽ phải tấn công Liên Xô. Vào tháng 11 năm 1940, Đức và Liên Xô tiến hành đàm phán song phương để xác định xem, liệu Liên Xô có tham gia Hiệp ước Ba bên hay không. Liên Xô bày tỏ sự quan tâm nhưng lại yêu cầu Phần Lan, Bulgaria, Thổ Nhĩ Kỳ và Nhật Bản phải nhượng bộ mình, một điều mà Đức cho là không thể chấp nhận được. Cuộc đàm phán đổ vỡ, Hitler ban hành chỉ thị chuẩn bị xâm lược Liên bang Xô Viết.
Vào ngày 22 tháng 6 năm 1941, Đức, với sự hỗ trợ của Ý và Romania, tiến hành xâm lược Liên Xô trong Chiến dịch Barbarossa, cáo buộc Liên Xô âm mưu chống lại Đức. Hai nước Phần Lan và Hungary ngay lập tức tham chiến theo phe Đức. Các mục tiêu chính của cuộc tấn công bất ngờ này là khu vực Baltic, Moskva và Ukraina, với mục tiêu cuối cùng là kết thúc chiến dịch năm 1941 tại gần Tuyến Arkhangelsk-Astrakhan, kéo dài từ Biển Caspi đến Biển Trắng. Mục tiêu của Hitler trong chiến dịch này là loại bỏ Liên Xô khỏi tư cách là một cường quốc quân sự, tiêu diệt Chủ nghĩa Cộng sản, tạo ra Lebensraum ("không gian sống") cho dân tộc Đức bằng cách trục xuất dân số bản địa và đảm bảo sự tiếp cận các nguồn lực chiến lược cần thiết để đánh bại các đối thủ còn lại của Đức.
Mặc dù Hồng quân Liên Xô đã chuẩn bị cho cuộc phản công chiến lược trước chiến tranh, chiến dịch Barbarossa đã buộc Bộ chỉ huy tối cao Liên Xô phải áp dụng phương án phòng thủ chiến lược. Trong suốt mùa hè, phe Trục đã tiến sâu vào lãnh thổ Liên Xô, gây ra tổn thất lớn cả về nhân lực và vật lực. Tuy nhiên, đến giữa tháng 8, Bộ chỉ huy tối cao quân lực Đức quyết định tạm hoãn các cuộc tấn công của Cụm tập đoàn quân Trung tâm đã mỏi mệt sau gần 2 tháng tiến quân chớp nhoáng. Người Đức điều hướng Tập đoàn thiết giáp số 2 tới miền trung Ukraina và Leningrad để tăng viện. Cuộc tấn công vào Kiev thành công rực rỡ, người Đức thành công tiêu diệt gần như hoàn toàn Phương diện quân Tây Nam của Liên Xô, làm bàn đạp để tiến sâu hơn vào Crimea và khu vực công nghiệp ở miền Đông Ukraina (Trận Kharkov lần thứ nhất).
Việc 3/4 lục quân và phần lớn không quân phe Trục di chuyển từ Pháp và vùng trung tâm Địa Trung Hải tới Mặt trận phía Đông đã khiến Vương quốc Anh cân nhắc lại đại chiến lược của họ. Tháng 7 năm 1941, Anh và Liên Xô thành lập liên minh quân sự chống Đức. Tháng 8, Anh và Mỹ cùng ban hành Hiến chương Đại Tây Dương, vạch ra các mục tiêu của hai nước đối với thế giới sau chiến tranh. Cuối tháng đó, Anh và Liên Xô cùng tổ chức xâm lược nước Iran trung lập nhằm đảm bảo Hành lang Ba Tư, các mỏ dầu của Iran và phòng ngừa phe Trục tiến đánh các mỏ dầu Baku hoặc Ấn Độ thuộc Anh thông qua đường Iran.
Đến tháng 10, phe Trục về cơ bản đã hoàn thành mọi mục tiêu tác chiến ở Ukraina và khu vực Baltic, chỉ còn hai cuộc bao vây Leningrad và Sevastopol là vẫn còn tiếp diễn. Với mật danh là "Bão táp", quân đội Đức tái khởi động cuộc tấn công hướng vào Moskva với hy vọng chiếm được thành phố này để triệt sĩ khí của người Liên Xô. Sau hai tháng kịch chiến trong điều kiện thời tiết ngày càng trở nên khắc nghiệt, quân đội Đức đã tiến đến ngoại ô Moskva. Tuy nhiên, quân đội Đức lúc bấy giờ đã kiệt quệ và buộc phải tạm hoãn cuộc tấn công. Phe Trục tuy giành được một vùng lãnh thổ rộng lớn, nhưng chiến dịch của họ đã không đạt được các mục tiêu chính khi mà hai thành phố trọng yếu – Moskva và Stalingrad – vẫn nằm trong tay Liên Xô. Khả năng chiến đấu của Hồng quân không bị bẻ gãy và họ vẫn bảo tồn một phần đáng kể tiềm lực quân sự. Với cuộc tấn công vào thủ đô Liên Xô thất bại, giai đoạn chiến tranh chớp nhoáng của mặt trận châu Âu đi đến hồi kết.
Đến đầu tháng 12, lực lượng quân dự bị mới được huy động cho phép Liên Xô sở hữu quân số ngang ngửa với phe Trục. Thêm vào đó, dữ liệu tình báo cho thấy chỉ cần một lượng binh lính tối thiểu ở Viễn Đông cũng đủ để chặn đứng bất kỳ cuộc tấn công nào của Đạo quân Quan Đông Nhật Bản. Hai yếu tố này cho phép Liên Xô bắt đầu một cuộc phản công lớn vào ngày 5 tháng 12 dọc theo phòng tuyến Moskva, đẩy lùi quân Đức khoảng 100–250 kilômét (62–155 mi) về phía tây.