赤軍
9月にドイツ軍がポーランドに侵入すると、モスクワ指導部はドイツ軍の迅速な進撃に驚き、即座に軍の動員を開始した。キエフと白ロシアの両軍管区で戦線(方面軍)が設立され、9月17日にポーランドへの侵攻を開始した。急な動員のため編成が間に合わず、騎兵と機械化部隊の混成部隊が臨時に編成された。しかし、これらの機動集団も兵站が追いつかず、前進速度を維持するために稼働車両を減らして燃料を確保した。赤軍はブク川の分割地点まで迅速に到達したが、兵站面で多くの課題を残した。ポーランド分割後、ソ連はバルト三国の併合に乗り出し、相互不可侵条約の締結と赤軍の駐留権を各国政府に認めさせた。1940年6月には赤軍がバルト諸国を制圧下に置き、各国政府は解体されソビエト連邦を構成する共和国として編入された。同時期にルーマニア政府に対してベッサラビアの割譲を要求、キエフ軍管区が南部戦線を編成し圧力をかけた。南部戦線の第9軍がベッサラビアおよび北ブコビナを制圧した。
赤軍を指導した将校団は兵卒や下士官上がりが多く、労働者や農民など平民層の出身者が多数を占める。ユンカー出身者が多いドイツ国防軍とは対照的であり、第一次世界大戦で高級将校として経験を積んだ将校は非常に少なかった。故に赤軍の高級将校は非常に若く、ミハイル・トゥハチェフスキーは1935年に42歳で元帥に任命され、ゲオルギー・ジューコフは1941年に44歳で参謀総長に就任している(同時期の各国の参謀総長と比較するとアメリカ陸軍参謀総長ジョージ・マーシャル61歳、日本陸軍参謀総長杉山元61歳、ドイツ陸軍参謀総長フランツ・ハルダー57歳、イギリス陸軍参謀総長アラン・ブルック58歳)。赤軍はロシア人将校が多数を占めたがソ連邦元帥の中には非ロシア系将校も少なからず存在し、コンスタンチン・ロコソフスキー元帥は父がポーランド人であり、イワン・バグラミャン元帥はアルメニア人、アンドレイ・エリョーメンコ元帥はウクライナ人である。クルスクの戦いで活躍した第5親衛戦車軍は将校6645人中4520人がロシア人、1210人がウクライナ人、323人がユダヤ人、202人がベラルーシ人、78人がタタール人。
ソ連の領土要求に対して唯一軍事的に反抗したのがフィンランドだった。ソ連政府はカレリア地峡、コイビスト島、ホグランド島などフィンランド政府に領土の割譲を迫った。1939年10月から同年11月にかけて実施された交渉が失敗に終わると、レニングラード軍管区所属の各軍がフィンランドへの侵攻を開始した。ソ連側はフィンランドの抵抗を侮り、戦線の編成も実施されず準備不足のまま戦争に突入した。主力の第7軍がカリレア地峡のマンネルヘイム線を突破し、第8軍がラドガ湖方面から、第9軍がラーテ方面から、第14軍がラップランド地方から進撃する予定だった。第7軍はマンネルヘイム線突破のため、5個狙撃師団と2個戦車旅団を第1梯団とし、3個狙撃師団を第2梯団、1個戦車軍団と1個狙撃師団を予備とした。一方のフィンランド軍はマンネルヘイム線に6個師団を配置、戦力は赤軍の半分に満たなかった。しかし、マンネルヘイム線はコンクリートのトーチカや砲台、地雷原、鉄条網に覆われ、河川や森林、沼沢地帯と連結した非常に堅固な要塞線だった。12月12日、ソ連第7軍は総攻撃を開始したが、ひたすら同じ地点に攻撃を繰り返し、諸兵科の連携も機能せず、各部隊がバラバラに戦った。航空支援や準備砲撃も全ての陣地にまばらに実施され、目標が特定されなかった。戦車部隊も集結が間に合わず、フィンランド軍の対戦車部隊に狙い撃ちにされ次々と破壊された。第7軍は12月下旬に攻撃を夜襲に切り替えたが、フィンランド軍はサーチライトで暗闇を照らして応戦し、結局マンネルヘイム線の突破は断念するしかなかった。
1936年の時点で赤軍は世界最大の機械化軍と世界最先端の軍事理論を有していたが、スターリンの大粛清がこれらの成果を台無しにした。スターリン政権は当初軍の近代化・機械化に積極的であり、トゥハチェフスキーの改革を手厚く支援した。とくに砲兵はスターリン個人の庇護を受けて飛躍的に発展し、世界に類を見ない大砲兵軍へと成長をとげた。しかし1937年から1939年に行われた赤軍大粛清により、改革の中心となったミハイル・トゥハチェフスキー元帥への裁判と処刑を皮切りに、アレクサンドル・エゴロフ(元参謀総長)・ヴァシーリー・ブリュヘル両元帥の処刑など、ほとんどすべての高級将校が粛清された。優秀な将校団を一瞬で喪失した結果、トゥハチェフスキーが進めた機械化・近代化は停滞した。一方で粛清期に治安維持軍からの脱却を目指す改革が実施され、赤軍は外征用軍隊へと変貌を遂げている。ソ連の兵役義務は準備訓練、現役、予備役の3種類であり、現役は基幹軍か地域守備軍に配属された。