バルバロッサ作戦
ソ連は、主要軍備の保有量と工業生産力においてドイツを上回っていた。ソ連の工業生産は資本主義国が世界大恐慌で苦しんでいた1930年代に急速に発展し、米国に次いでいた。重点は重工業、特に軍需産業に置かれていた。戦車も航空機も最新鋭のものはドイツの兵器に匹敵、もしくはそれを凌駕する性能を誇った。特に中戦車・重戦車はそれに類するものを持たないドイツ戦車を圧倒した。しかしながら、最新鋭の装備は全体からすると比率は低く、特に航空機は枢軸軍の兵器と比較するとはるかに時代遅れになっていた。
ヨシフ・スターリンは、1930年代後半に党や軍における反対派の大粛清を強行しており、経験豊富で有能な陸軍指導部を含む何百万もの人々を処刑していたため、軍は弱体化し、指揮官不足さえ引き起こしていた。また、ドイツ軍がフランスを電撃戦で破った後も、赤軍はドイツ軍の進軍速度を侮っていた。赤軍は、前衛がドイツ軍を国境沿いの要塞線で阻止している間に主力が後方に集結し、やがて前進して反撃するという展開を想定していた。
その多くはナチの強制収容所で死んだ。キエフはその防衛戦闘により、のちソ連政府から英雄都市の称号を与えられた。
祖国を防衛するための大祖国戦争を宣言したソ連による抵抗は、ドイツ側が予想したよりはるかに激しかった。ベラルーシ、ブレストの国境要塞での戦いはその一例である。ドイツ侵入の初日、要塞は数時間以内に占領できると計画された。しかし実際には、ソ連の守備隊は包囲された要塞で一か月間戦い続けた。同時に主要な正面戦線においては、多くのソビエト徴集兵の自殺行為にも似た突攻が行われた。補給線が伸びてパルチザンの攻撃に脆弱になったので、ドイツの兵站補給はさらに問題になった。
赤軍は、ドイツ軍に占領地の食物、燃料および建造物の使用を行わせないために、放棄せざるを得なかったすべての土地で焦土戦術を実行した。ソビエトからの独立志向があったウクライナ地方においては、ウクライナ人をドイツ軍に協力させる案があったが、苛烈な占領政策によって結局のところ敵に回してしまっている。
赤軍のKV-1重戦車とT-34中戦車は、ドイツのいかなる戦車よりも強力であり、戦車戦術のエキスパートと自他共に認めていたドイツ軍に大きな衝撃を与えた。この対策として、ドイツ軍は急いで新型戦車(ティーガーI及びパンター)の配備と、既存戦車の改良を進めることになる。
バルト海地域とレニングラードの占領が目的だった北方軍集団は、1941年8月までにレニングラードの南部周辺へ進軍したが、猛烈な赤軍の抵抗に阻まれた。
7月3日ハルダー参謀総長は自身の日記にドヴィナ・ドニエプル河前面のソ連軍殲滅の使命は達成され、ロシア戦役は2週間で勝利したと記している。しかし赤軍は開戦前から縦深的な戦力配置を開始し、西ドヴィナ~ドニエプル河に戦略的第二梯団を形成、戦略予備の4個軍(第19軍・第20軍・第21軍・第22軍)を段階的に配置した。ドヴィナ・ドニエプル河前面でソ連の野戦兵力を一掃出来るというドイツ軍の作戦計画はこの時点で大幅な修正を余儀なくされた。
パヴロフの解任後、西部正面軍の指揮を命じられた司令官代理のエレメンコ中将は第4軍と第13軍にベレジナ河東岸へと後退を命じた。7月4日に国防人民委員のチモシェンコが西部正面軍司令官に任命され、ドイツ軍への反撃が命じられた。第5機械化軍団と第7機械化軍団が2000両の戦車で反撃したが、航空支援を欠いた攻勢は失敗に終わり半数の戦車を喪失した。
西部正面軍は戦略予備の4個軍を加えた6個軍24個師団の兵力で西ドヴィナ~ドニエプル河の防衛線を守備した。第3装甲集団は戦力を二つに分け第57装甲軍団が北方軍集団の支援にむかい、第39装甲軍団が赤軍の包囲を狙いスモレンスク南西部を迂回した。7月10日にはヴィテプスクを攻略し第2装甲集団との合流を目指した。
第2装甲集団は南西からスモレンスクを目指し、ドニエプル河を渡るとモギリョフで第61狙撃軍団と第20機械化軍団を包囲した。2週間後に両軍団は全滅しドイツ第15師団がモギリョフを占領したが、ドイツ軍も3万の将兵を失い高い代償を払った。
ドイツ空軍は開戦時の奇襲で大戦果を上げ、赤色空軍を壊滅させた。独ソの航空戦力比は逆転し、ドイツ軍の機甲部隊は十分な航空支援を得られたが、戦線が深くなるにつれ援護空域が拡大し、その優位は帳消しとなった。東部戦線の空はあまりに広大で、全ての地上軍を支援することは不可能だった。
クライストは「我々の機甲部隊はその前進の途中の段階で、何度も空からの援護を受けられなくて難渋した。戦闘機の基地がついてこれなかったのである。おまけに緒戦の数か月間に、我々が持っていた空の優位は、実は全般的なものではなく局部的なものだった。それすらも搭乗員の技量によったのであり、飛行機の数によったのではない。」と語っている。
モスクワ戦に突入した第4装甲軍の戦時日誌には「赤い首都はその多数の幹線道路・鉄道とともに前線のすぐ後方にある。敵は『地の利』に恵まれている。ソ連空軍は格納庫や修理所、モスクワの飛行場を持っているが、ドイツ機は野戦飛行場の雪原に立ち、悪天候の影響をすべて耐えねばならぬのである」と記されている。
奥地へ侵入するにつれ、航空支援の回数は低下していき、機甲部隊による電撃戦の効果も薄れていった。それがピークに達したモスクワで、ドイツ軍はついに戦略的攻勢を阻止されることになる。