ナチス・ドイツの軍事
A軍集団司令官ヴィルヘルム・リストは進撃は不可能であると進言したため、9月10日に解任されたが、ヒトラーは自らA軍集団の司令官職を代行し、しばらく国家元首が前線司令官を兼ねるという異例の事態が発生した。9月24日には開戦以来の陸軍参謀総長フランツ・ハルダーが更迭され、クルト・ツァイツラーが後任となった。しかしカフカース攻勢は結局頓挫し、油田地帯も確保できないまま再び厳しい冬を迎えることとなった。一方でB軍集団は、8月後半からはヴォルガ川東岸の要地スターリングラードの包囲を開始した。しかしソ連軍の激しい抵抗が前途を阻み、壮烈な市街戦が繰り広げられた。スターリングラード占領に固執したヒトラーによって赤軍の殲滅という戦略目標は達成できず、11月8日からは赤軍の大包囲が開始された。このため第6軍は市内に孤立することとなり、厳しい包囲戦に耐えることとなった(スターリングラード攻防戦)。空軍は大規模な空輸を行って第6軍を支援しようとしたが、かえって多くの航空機とパイロットを失い、大きく力を減退させることとなった。
順調であった北アフリカ戦線も7月のエル・アラメインの戦い以降守勢に回ることになり、11月のトーチ作戦によってアルジェリアが連合国の手に落ちた。
親衛隊髑髏師団はすでに1938年にドイツ国外の民族ドイツ人(de:Volksdeutsche) を獲得しており、開戦以前の段階でヒムラーは非ドイツのゲルマン人によって部隊を編成する構想を持っていた。1940年からは占領地となったノルウェー、デンマーク、ベルギー、オランダ、フランスからの武装親衛隊隊員徴募が開始され、親衛隊本部ゴットロープ・ベルガーは、その対象を新大陸にまで広げる構想を持っていた。
ヒムラーはドイツ民族性強化国家委員に任じられたことによって、民族ドイツ人に対する指導権を獲得した。このため武装親衛隊の隊員補充先はこの民族ドイツ人が中心となった。しかし徴募の対象は占領地だけでなく、イタリア以外の東欧同盟国にも及び、現地政府との摩擦を生じさせた。
1941年4月には、武装親衛隊に属した志願兵は、親衛隊には所属しないという命令が下されている。6月からは外国人志願兵の募集が公式に開始された。1941年6月、国防軍と親衛隊は外国人志願兵は志願した国別に部隊に編成すること、帰化を求めないこと、チェコ人・亡命ロシア人の参加を認めないことを決定した。また現地の民族組織や政党の組織がそのまま参加することを認めず、ドイツ側によって再編成された。ベルガーはウクライナ人の編入を求めたが、ヒムラーはこの時点では拒否していた。
ドイツはソ連との戦争の足場固めのため、東欧諸国にドイツの陣営、すなわち枢軸国に参加するよう圧力をかけていた。ハンガリー、ルーマニア、ブルガリアはこれに応じ、摂政パヴレ・カラジョルジェヴィチが統治するユーゴスラビア王国も1941年3月25日に同盟参加を受諾した。しかし3月27日に摂政政府はクーデターで倒され、ユーゴスラビアの枢軸参加は不透明になった。ヒトラーは激怒し、4月6日に他の枢軸国とともにユーゴスラビアへの侵攻を開始した。ユーゴスラビアは4月17日に降伏した。さらにドイツ軍はルーマニア・ブルガリアを経由してギリシャ・イタリア戦争が続いていたギリシャ王国に侵攻した(ギリシャの戦い)。ギリシャ王国軍とイギリス軍は4月中にバルカン半島から駆逐され、6月1日にはクレタ島も陥落した(クレタ島の戦い)。
6月22日、ドイツ軍はソ連侵攻作戦「バルバロッサ作戦」を発動した。ヒトラーは独ソ戦を「イデオロギーの戦い」「絶滅戦争」と位置づけ、開戦直前にヒトラーが赤軍に配属された政治委員の即時処刑を命令する(コミッサール指令)など、他の地域の戦争と比べてもより過酷な占領統治と虐殺が続けられた。赤軍(後のソビエト連邦軍)は侵攻を予期しておらず、2ヶ月の間ドイツ軍は各地で快進撃を続けたが、損害は大きく、1週間で1939年から1940年6月までの死傷者数を上回ることもあった。
総統指令(英語版)
経済面では四カ年計画が延長され、引き続き四カ年計画庁が指導を行ったが、膨大な占領地を獲得したにもかかわらず非効率な成果しか上げることができなかった。1940年3月には軍需省が設置されたが、それでも1942年までの軍需生産額はほぼ横ばいと、効率的な戦時経済体制は確立されなかった。
しかし、1942年2月にアルベルト・シュペーアが軍需大臣に就任して以降は、ゲーリングが影響力を失ったこともあり、軍需省が戦時経済の全権を握ることとなった。シュペーアは個人的なヒトラーの信任を利用して、軍需機関の運用に大きな成果を上げ、1944年秋をピークとする軍事生産力の拡大を実現した(装甲の奇跡(ドイツ語版))。しかしシュペーアも専門的な知識を持っていたわけではなく、時にはヒトラーに誤った情報を伝えたり、誤った決定を下すこともあった。
しかし軍において人員が必要となると、軍需生産に当たる人員が枯渇していった。ドイツはこれを占領地域の外国人や捕虜で代替し、多数の人々が強制労働に従事させられた。1940年4月まででその数は29万6500人におよび、1943年にフリッツ・ザウケルが労働力配置総監に任じられて以降はより苛烈となり、1944年5月には強制労働に従事していた外国人は750万人に達し、国防軍を除くドイツ総労働力数の五分の一を占めるまでになった。一方で他の国々では盛んに行われた婦人の工場労働は、女性は家庭にいるべきであるというナチズムの見解によってほとんど拡大されなかった。