最高統帥部代表均由各軍事首長擔任。這些將領對各軍區的情況比較了解，直接參與製定戰役計劃。斯大林要求他們對戰役的實施負全責，並授予他們全權，使他們能夠就地解決問題。
蘇軍參謀部隸屬最高統帥部，它的職責為製定全國軍隊的使用計劃、組織實施戰役和戰略性戰役的計劃，組織各集團軍、各方麵軍間的協同。蘇軍參謀部負責搜集、分析情報，向統帥部報告結論、提出建議。蘇軍參謀部負責向陸軍、海軍發布統帥部的命令，同時負責監督命令執行情況。
8月，蘇聯成立蘇軍組建和補充總部，負責總參謀部原來的許多極其繁雜的日常工作，它對保證有效地發揮蘇軍戰鬥力起到了積極作用。
國防委員會確立空降兵司令、火箭炮兵部隊司令、工程兵主任、炮兵主任等職，並建立國土防空總部和防空殲擊航空兵部等。蘇軍通信總部負責改革軍隊和地方的通信體係。
軍隊沒有鞏固的後方就無法長期作戰，為了維持強大的軍隊，就必須使軍隊不斷地從後方得到兵員、彈藥和糧食的補充。戰爭爆發後，蘇聯開始改革蘇軍部隊的後勤保障工作。
國防委員會成立蘇軍總後勤部和方麵軍、集團軍後勤部，設立蘇軍後勤部長、方麵軍後勤部長、集團軍後勤部長等。赫魯曉夫兼任蘇軍後勤部長。
國防委員會又設立了空軍後勤部長和海軍後勤部長。蘇聯對後勤部門進行的改革和指揮立刻在蘇軍防禦戰中發揮了巨大的作用。實踐證明，新組建的方麵軍後勤部和集團軍後勤部是功不可沒的，它們沒有辜負國家的厚望。
根據戰前的規定，海軍在戰鬥時歸屬各方麵軍司令員，海軍負責配合在濱海方向的作戰。海軍人民委員部和海軍司令部領導海軍艦隊在海區獨立作戰。
2.對政治機關和黨組織的改革。
蘇德戰爭對蘇聯政治工作提出了很高的要求。為適應戰爭形勢，蘇共中央於6月29日提出了該黨的政治新方針，決定改組政治機關和黨組織，目標是改變政治機關和黨組織活動的方式。
7月16日，蘇共中央政治局通過了改組政治宣傳機構和在蘇軍中實施軍事委員製度的決議。
蘇軍總政宣傳部和海軍總政宣傳部都改組成總政治部，陸海軍機關實行軍事委員製，軍事院校實行軍事委員製。他們的目的是加強蘇聯共產黨對蘇軍的領導和做好政治工作。
各級政治宣傳部、宣傳處分別改組為政治部和政治處。各團、師、司令部實行軍事委員製度。
8月，蘇聯成立了蘇軍編組補充總部和軍訓總部，負責部隊、兵團的編組、補充、訓練和對蘇聯人民進行強製軍訓等工作。
3.加強防禦。
蘇軍統帥部拋棄保守的一線式防禦，建立了以縱深梯次配置為主的防禦體係，這樣做的目的是加強防線的穩定。
7月14日和18日，蘇軍統帥部先後下令在西方麵軍後方建立後備方麵軍和莫紮伊斯克防線方麵軍，目的是在西德維納河、第聶伯河防線以東到莫斯科方向構建第2道防線。蘇軍統帥部要求後備方麵軍進駐舊魯薩、奧斯塔什科夫、葉利尼亞、布良斯克，蘇軍要求莫紮伊斯克方向軍進駐沃洛科拉姆斯克以西、莫紮伊斯克、卡盧加。蘇軍要求兩個方麵軍快速建立梯次配置工事。
莫紮伊斯克防線由3道防禦帶構成，每道防禦帶的距離為30-60公裏，建立多道中間防禦陣地，整個防線的縱深為120-139公裏。
在西北戰略方向和西南戰略方向，蘇軍都采取了相應措施，但規模不如西方麵大。
蘇軍在做好防禦的前提下，進行可行性機動防禦。在防禦戰中，蘇軍做好“以我之機動對付敵人的機動”。蘇軍集中兵力，向德軍發起反攻，爭取奪取戰略主動權。
蘇軍在加強陸地防禦的同時，大力提高了防空能力。在很短的時間內，蘇軍防空兵力和武器大大增多，防空體係不斷擴大。蘇聯的莫斯科和列寧格勒等經濟中心、兵工、能源和通信、交通樞紐防空體係都建立起來了。
4.全國總動員。
蘇德戰爭爆發以後，蘇聯的命運在很大程度上靠全國總動員。斯大林認為，前線的軍事行動在任何時候都得依靠後方。莫洛托夫通過蘇聯廣播進行講話，發表了關於德國背信棄義入侵蘇聯的演講。
蘇聯最高蘇維埃主席團發布指示，決定從6月23日在中亞軍區、外貝加爾軍區和遠東軍區以外的14個軍區，對1905-1918年出生的具有服兵役義務的人進行動員。蘇聯最高蘇維埃主席團對部分地區進行軍管。同一天，雅羅斯拉夫斯基在蘇聯主要報刊《真理報》發表了《蘇聯人民的偉大衛國戰爭》。
《蘇聯人民的偉大衛國戰爭》論述了蘇聯正麵臨著嚴重的危機，呼籲蘇聯人民都要承擔反抗德軍的重任。蘇聯政府把《蘇聯人民的偉大衛國戰爭》印成100萬本小冊子，作為重要文件散發各地。
6月24日，蘇聯人民委員會、蘇共中央作出決定，蘇聯成立蘇聯新聞局，負責報道蘇軍在戰場的戰鬥情況。蘇聯新聞局刊登蘇軍戰報，並為外國報紙、電台提供新聞材料等等。為進一步加強對軍隊的宣傳和對德國及其附屬國的反宣傳，6月25日，蘇共中央政治局成立了軍事政治宣傳局。