バルバロッサ作戦
レニングラードの占領を目指す北方軍集団とバルト方面の防衛を担当する北西正面軍が対峙した。北西正面軍は3つの戦線の中で最も弱く、その戦力は3個軍、2個機械化軍団に過ぎなかった。一方ドイツ軍は北方軍集団に、中央軍集団の第3装甲軍集団を加えた強大な戦力で攻勢をかけた。
通信の体系的な混乱は、軍隊の組織的抵抗を困難にした。渡河地点を守っていた第11軍は橋梁の爆破部隊を待機させていたが、戦車群が迫ると逃走した。第3装甲軍集団によりネマン川の橋梁が確保され、西部正面軍と北西正面軍は分断された。
赤軍はラセイニャで1000両の機械化軍団を投入し反撃したが大敗、ラインハルトの機動部隊がドヴィナ河の渡河地点を確保した。機動部隊はスターリン線を突破してルーガ河に到達し、歩兵部隊は主要都市を攻略した。
タリン湾に停泊していたバルト艦隊は猛烈な航空攻撃を受け、レニングラードのクロンシュタット港へと撤退した。
スターリンはバルト方面防衛の為、信頼するヴォロシーロフを派遣。北西・北方・レニングラードの三個戦線を統括した北西戦域軍司令部が設置され、ヴォロシーロフが指揮をとった。
北西正面軍の最初の守備作戦は失敗に終わった。軍事作戦の3週間で450kmの深さまで後退し、バルト海域のほとんどを奪われ、9万人以上の兵士、1,000以上の戦車、4000の銃と迫撃砲、そして1,000機以上の航空機を失っている。バルト艦隊もリガやタリンなどの停泊地を失い、航空攻撃で大損害を受けバルト海の制海権を喪失することになる。
スターリン・ラインが7月に突破されるとヴォロシーロフはルーガ河の防衛に全力を注いだ。ルーガ河に橋頭保を築いた第56装甲軍団と第41装甲軍団は赤軍の波状攻撃を受けた。快速の装甲部隊の進撃に後続の歩兵部隊はついていけず、橋頭保を築いた第4装甲集団は不毛な防衛戦を強いられた。
8月になると第4装甲集団は攻勢を再開しルーガ河防衛線を突破した。しかしスタラヤ・ルッサ方面で赤軍が反撃に転じ、第56装甲軍団は転進を余儀なくされた。第41装甲軍団単独での攻勢は難しく、レニングラードへの突入は見送られた。8月21日第41装甲軍団はレニングラード市の外郭防衛線に到達したが、要塞攻略には後続の歩兵部隊の到着を待つ必要があった。こうして北方軍集団は装甲部隊の進撃と停止を繰り返し、赤軍のそのたびに防衛線を立て直した。
中央軍集団は死闘の末スモレンスクを制したがモスクワへの攻勢は見送られた。ヒトラーはウクライナの奪取とレニングラードの封鎖を優先し、第39装甲軍団が北方軍集団の応援にかけつけた。第39装甲軍団はシュリッセルブルクを落として陸路の連絡線を絶った。
1941年6月22日(奇しくもナポレオンのロシア侵入は6月24日に始まり、ほぼ同じ時期である)にドイツ軍は攻撃を開始した。作戦には合計300万人の兵員が動員され、それまでの歴史で最大の陸上作戦だった。赤軍は何の対策もしておらず、一方的な奇襲を受けることになった。
2個装甲集団が配備され最強の戦力を持つ中央軍集団は、ミンスク、スモレンスクなどでソ連の大軍を包囲撃破してモスクワ目指して進撃を続けていた。しかしヒトラーは、南方軍集団のウクライナ攻撃を支援するために中央軍集団から第二装甲集団を引き抜き、南方へ進撃してキエフを守る赤軍を背後から包囲するよう命じた。
それは開戦後ウーマニ包囲戦などの限定的な成功はあったものの、赤軍が主力を配置していたため苦戦を強いられていた南方軍集団にキエフで赤軍主力を包囲撃破する機会を与えたが、この動きはモスクワに対する攻撃を遅らせた(ドイツ軍がモスクワをその攻撃の視野に入れ始めたとき、秋の雨季による泥濘と、続く冬の寒さがその進軍を停止させた)。
ただし、陸軍総司令部などが考えていたモスクワ直進作戦を行った場合、補給が追いついていなかったこと、さらにソビエト連邦の大都市や資源が存在する南方での進撃が史実よりも困難になることから、南方への転進は正当な判断ではないかともいわれている。
10月中旬に南方軍集団はキエフを占領し、650,000人を超える捕虜を連行した。
赤軍は極めて攻撃的な軍事教義を採用した攻撃特化型軍隊であり、防衛計画も敵軍の包囲殲滅を前提とし自国領での防衛計画は想定していなかった。
1939年のポーランド分割により、ソ連領土は西に240km突き出たヴャリストク突出部を形成した。スターリンはポーランド領と白ロシアを統括する西部特別軍管区を設置、ドミトリー・パヴロフを司令官に任命し対独攻勢の前線基地とした。攻勢計画においてヴャリストク突出部はドイツ領土へと食い込んだ絶好の攻勢開始ポイントであったが、防衛計画においては敵領土に孤立した防衛ポイントであり、包囲殲滅の危険性をはらんでいた。
パヴロフや参謀総長メレツコフ、国防人民委員代理のク―リクは攻勢に基づく従来の防衛計画を支持したが、キエフ特別軍管区司令官のジューコフと国防人民委員のチモシェンコは防衛計画の見直しを主張した。ジューコフは新国境での防衛上の不利(ヴャリストク突出部)を訴え、旧国境(スターリン線)での防衛を重視した。
1941年1月攻勢論者のパヴロフと防御重視のジューコフが図上演習を実施した。
最初はジューコフがドイツ軍(西軍)を担当し、パヴロフが赤軍(東軍)を担当した。パヴロフはドイツ軍の攻勢を15km~20kmの範囲で食い止め、ヴャリストク突出部から大規模な機械化兵力を出撃させ、東プロイセンを西側から包囲し殲滅する攻勢計画を実施した。しかしジューコフは機械化兵力の側面が薄いことを見抜き、西側面からの攻撃で機械化兵力を食い止め、予備兵力を投入して反撃に転じヴャリストク突出部を分断し、パヴロフ側の防衛線を崩壊させた。
赤軍の開戦初期の大敗の原因は単純だった。彼らはドイツのこの時期における攻撃を予期せず、縦深防御のための戦力配備を行わなかった。この時期にはドイツが考案した電撃戦に対しての有効な防御法はまだ編み出されていなかった。電撃戦に対しては逆効果と思われる用兵のため、結果として赤軍は膨大な人員と資源を損耗した。
この敗北はソ連の宣伝姿勢の変化を惹き起こした。戦前赤軍は非常に強力であるとされていたが、1941年の秋には、赤軍は弱く開戦準備をする十分な時間がなかった、ドイツの攻撃は驚くべきものだったという印象を与えた。このことはソ連崩壊後のロシアにおける歴史教育では、スターリンによる1930年代の粛清で多くの熟練した士官を失ったことを付け加えて教えられている。同時に戦争が終わって何十年も経った現在でも、1939年から41年の赤軍による記録の多くに秘密が存在することと関係がある。
だが、緒戦において旧式の武装が壊滅状態になったことと大量生産能力により、最新鋭の兵器に切り替えることが出来るようになったともいえる。生産力が低く損失の補充すらままならない枢軸軍は、見かけの部隊数を増やすために連隊あたりの戦車を減らしたり、後方の部隊には旧式の戦車を配備し続けねばならず、鹵獲したソ連製兵器を後方部隊どころか前線部隊に配備して損耗の埋め合わせを行うことも多かった。
とはいえ、人口や生産設備、農地などの大半を失った後でもソ連がドイツを撃破した事実は、国家としてのソ連が決して弱くなかったことを証明した。これまでナチス・ドイツが戦った軍と比べて、赤軍は粘り強さにおいてはまったく違う軍隊であった。戦争が進むにつれほぼ全滅するまで抵抗をやめない赤軍のために電撃戦の効力は徐々に失われていった。
一方ソ連もドイツの膨張を警戒し対独防衛計画の立案を進めていた。
1940年8月には赤軍参謀本部が参謀総長シャポシニコフの名で対独防衛計画を提出した。西部での仮想敵国をドイツ及び同盟国のイタリア、ルーマニア、フィンランドとし、ドイツ軍はポーランドと東プロイセンから出撃し白ロシアの首都ミンスクを突くとされ、プリピャチ沼沢地北部の防衛に重点が置かれた。プリピャチ沼沢地は白ロシアとウクライナを南北に二分する通過不能地帯であり、ソビエト領の防衛は南北どちらに重点を置くかが要点になる。
このシャポシニコフ案で想定されたドイツ軍の攻勢計画は、現実のバルバロッサ作戦の構想とほぼ同じだった。しかし国防人民委員チモシェンコは許可を出さず、新たに参謀総長に就任したメレツコフに作戦案の修正を命じた。スターリン研究家のドミトリー・ヴォルコゴーノフは、チモシェンコは自身の出身であるキエフ特別軍管区の役割の軽視に反発したと語っている。
1940年9月に改訂版である赤軍戦略的開進案が提出された。改訂版では、ドイツ軍の攻勢は沼沢地南部のウクライナの奪取に重点が置かれるとされ、キエフ特別軍管区に最大の兵力が配置された。1941年1月に参謀総長に就任し計画案を継承したゲオルギー・ジューコフもキエフ閥の軍人であり、改訂版はキエフ特別軍管区の役割が大きかった。一方で白ロシアやバルトへの主攻勢の可能性も排除はされていない。