バルバロッサ作戦
ロシアへの侵攻作戦が決まった時、戦場となる広大な領域での補給路確保が重要な問題だった。過去の戦争に比べて戦場となるロシアは広大であり、ドイツの補給ラインに対するロシア側脅威が予想された。
ドイツ軍は後方補給線保護に苦心した。アクティブとパッシブの後方警備対策が区別され、状況に応じた警備用の特殊部隊が複数設立された。一方で警備隊は予備役や退役兵など主に高齢者から構成され、最低限の訓練しか受けていなかった。武器の補充も不十分で、赤軍から鹵獲したロシア製の武器を利用していた。
ドイツ軍の兵站業務は陸軍参謀本部の兵站総監部が統括していたが、バルバロッサ作戦では広大なロシアの領域をカバーするため、各軍集団に現地事務所が設置され補給を担当した。しかしソ連の広大な領土で整備された街道はミンスク~スモレンスク~モスクワ間の一本しかなく、機甲部隊の通行に適さないデコボコの悪路が果てしなく続いていた。
作戦名は神聖ローマ帝国皇帝フリードリヒ1世のあだ名「Barbarossa」(「赤ひげ」、イタリア語のbarba「あごひげ」+rossa「赤い」 )に由来する。フリードリヒ1世は伝説的な人物で、民間伝承によると現在も眠り続けており、ドイツに危機が訪れた時に再び目覚めて帝国に繁栄と平和をもたらすとされた。それにあやかっての命名、また第3回十字軍総司令官として戦果を残し、ボヘミア王国とハンガリー王国に神聖ローマ帝国の影響を拡大した実績から、対ソ戦にふさわしいと判断されたと考えられている。
ドイツ陸軍はポーランド侵攻の「白作戦」、フランス侵攻の「黄作戦」「赤作戦」など、攻勢作戦名に色名を付ける伝統があり、それの発展形とも考えられる。バルバロッサ作戦が頓挫した影響か、翌年の攻勢作戦はまた「青作戦」と純粋な色名に戻された。
10月下旬になると燃料と弾薬が欠乏した中央軍集団は進撃を停止、11月中旬にはオルシャで戦略会議を開き第二次攻勢の開始を決定した。その間にジューコフは首都の守備体制を立て直し増援と補給を加えて十分な戦力を配置した。
11月下旬に開始された中央軍集団の再攻勢は各所で赤軍に阻止された。兵站は伸び切りドイツ軍将兵は寒さと激戦の連続で疲弊はピークに達していた。空軍の稼働率、出撃回数も赤軍が倍近く上回り、制空権はソビエト側が掌握していた。
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。また第9軍の戦時日誌では「敵空軍再び我が軍進撃部隊を爆撃し、銃撃しているが、ドイツ戦闘機部隊は今にいたるも地上部隊の上空援護を保障できないでいる」と記されドイツ空軍の苦しい実状が明らかになっている。
12月になるとジューコフは西部・南西・カリーニンの3個軍を指揮して反撃に転じた。疲弊したドイツ軍は容易に押し返され、エレツでは逃げ遅れた2個師団1万6000人が包囲殲滅された。首都モスクワを脅かすドイツ軍の脅威は排除されバルバロッサ作戦は完全に失敗した。
グデーリアンは第46装甲軍団に対し東方のエリニャとドゴロブジへ進撃するよう命じた。第46装甲軍団の移動により、スモレンスクとヤルツェヴォの間に幅50キロの「回廊」が生じ包囲網は不完全となっていた。広がり過ぎた中央軍集団の装甲部隊は大きな打撃を受け、その間に包囲網から10万人の将兵が脱出に成功した。一方で航空支援を連携を欠いた反撃作戦は各個に撃破されドイツ軍の包囲網は維持されることになる。
西部正面軍の反撃を退けた中央軍集団は包囲網を完成させ8月4日までに多くの部隊を撃破した。西部正面軍は参加兵力の半数を超える約34万人と1348両の戦車と自走砲、9290門の火砲を喪失した。一方で中央軍集団も25万の将兵を失い、戦力低下はスモレンスク戦でピークを迎えた。装甲部隊の戦車稼働率の低下は深刻であり電撃戦の効能も失われつつあった。
西部正面軍はペリーキー・ルーキ~ヤルツェボ~クリチェフ~ジュロービンの防衛線を新たに展開しモスクワへの行く手を阻んだ。8月4日中央軍集団司令部は今後の方針を決めるため作戦会議を開いた。会議にはヒトラーも参加し、グデーリアンとホトとベックはモスクワへの直進を進言した。しかしヒトラーはレニングラード奪取を第一目標とし、モスクワかウクライナのどちらかを第二目標にすると述べた。グデーリアンはこの時、ヒトラーに強い不安感を抱いたという。
8月12日ヒトラーは総統訓令34号を伝えた。その内容は「中央軍集団の戦区で最も重要な任務は、南北翼に存在する、多数の歩兵部隊を拘束している敵部隊の排除である。
スターリンは1941年2月にNKVDの国家保安本部を国家保安人民委員部(NKGB)として独立させ対ドイツ諜報を強化した。
スターリンが奇襲を看過した要因としては諸説あるが、独ソ不可侵条約締結のわずか2年後にドイツが攻撃してこないだろうとスターリンが確信していたという説がある。スターリンはヒトラーが対英戦を終了させた後にしか自国を攻撃することはないと信じ、情報機関からの再三の警告にもかかわらず、その情報はドイツとソ連の間に諍いの種をまくイギリスやアメリカの謀略であると考えていたとされる説である。
その根拠とされるのがGRU偵察本部長ゴリコフの提出した「ソ連に対するドイツ軍の戦争準備の変化と見解」である。この報告でゴリコフは、ドイツ軍侵攻の情報は西側連合国の諜報機関による情報操作だと結論づけている。歴史家ディビット・マーフィーは、ゴリコフがスターリンの歓心をかうために提出したと断言している。しかしゴリコフの報告はスターリン直属のNKVGの報告と食い違う部分が多く、スターリンがゴリコフの報告を鵜呑みにしたとする一次資料も存在しない。
情報部長ノヴォブラネツは詳細な対独情報を赤軍幹部に送付したが、NKVDに逮捕されている。NKVD長官ラヴレンチー・ベリヤは6月21日に自身の日記に「誤った情報を流す有害な諜報員どもは、ドイツとの仲違いを企む、国際的挑発者の共犯者として、強制収容所に入れて、無害化しなければならない」と記している。
2航空機の偵察により敵空軍と敵地上軍の位置を把握し、爆撃を開始する
すでにドイツ軍の攻撃により、赤軍の地上部隊は撃破されつつあり、この時点でスターリンも参謀本部も前線の実状を把握していなかった。西部国境の各軍管区では部隊間の通信網がドイツ軍の破壊工作で切断されており、軍管区参謀部と部隊との間には迅速に指令を伝える方法はなかったのである。各部隊は孤立したままドイツ軍との戦闘に突入し、モスクワの参謀本部も情報不足で新たな命令すらだせない状況だった。
午前7時15分、スターリンはドイツ軍に対して反撃を命じた「国防人民委員部指令第2号」が発令された。
午前8時頃になると前線の状況が参謀本部に届きはじめ、航空戦力の壊滅が伝わった。中央アジア、極東、ザバイカルを除く全ての軍管区で予備役の動員が開始され、ヨーロッパロシアでは戒厳令が実施された。国家の全機能は軍隊に移り戦争に備えた産業計画が立案され、工場群の疎開が開始された。西部の軍管区戦力を基幹に北西・西部・南西の3正面軍が設立され、6月23日には戦争指導の最高司令部であるスタフカが設立された。
アメリカ政府とイギリス政府は6月23日にソ連への全面的な支援を表明。一方ドイツ政府は東部での戦争は共産主義の脅威から欧州文明を守る聖戦だと宣伝した。