德國對蘇作戰的準備在緊鑼密鼓中進行著，希特勒甚至給這次戰爭計劃起了個代號：“巴巴羅薩”。這是12世紀神聖羅馬帝國皇帝腓特烈·巴巴羅薩的名字，取“聖戰”之意，頗具神聖色彩。
至開戰前，德國最高統帥部集中了181個師、近5000架飛機和4300輛坦克，總兵力達550萬人，編成三個集團軍群和三個獨立行動的集團軍，準備在三個戰略方向上實施進攻。而蘇聯西部邊境的五個軍區共有170個師又2個旅，約有268萬人，1540架新式飛機和大量老式飛機，1800輛重型和中型坦克，34000餘門火炮和迫擊炮，在北起巴倫支海，南至黑海，寬達4500公裏，縱深400公裏的廣大地區進行防禦。
麵對武裝到了牙齒且又極富侵略性的敵人，斯大林卻放鬆了警惕，相反，他早已對蘇軍將領們下令嚴禁擺出任何戰鬥姿態，以免被希特勒找到蘇聯的“挑釁行為”而作為對蘇聯發動戰爭的口實。但就在他謹守信條奉行君子之道時，1941年6月22日淩晨3時15分，一大群蝗蟲般的德國俯衝式轟炸機已經飛抵蘇軍飛機場上空狂轟濫炸起來。與此同時，德軍龐大的裝甲部隊和近300多萬大軍如入無人之境般快速攻入蘇聯疆界。在此之後的一個半小時，德國外交部發表聲明，為了“從布爾什維主義的致命威脅中拯救全世界的文明”，德國正式對蘇聯宣戰。
在戰爭的第一天，德國投入了117個師，北起波羅的海，南至黑海，在長達1800多公裏的戰線上發動進攻；1000多架飛機轟炸了蘇軍的機場、前沿陣地和交通樞紐，同時還轟炸了基輔、日托米爾、明斯克、考納斯等多座城市。到22日中午，蘇聯的66個機場被炸毀，加上激烈空戰，共損失了1200架飛機，製空權完全失去。德軍的坦克和摩托化部隊在飛機大炮的掩護下，很快突破了蘇軍防線。此時得到戰報的希特勒正在無比得意。他在對蘇閃電突襲戰付諸行動之前就曾這樣宣稱：“我們隻要在門上踢一腳，整棟破房子就會塌下來。”
但是希特勒高興得太早，因為他嚴重地低估了蘇聯的真正實力，同時也驕橫地小看了斯大林這個“鋼鐵意誌之人”。雖然由於戰爭的突發性使得斯大林在最初一直處於極度的震驚之中，緊張得幾乎脫離了他的受災受難的軍隊和人民，但一當他回過神來，希特勒就慢慢地有好瞧的了。
1941年夏季，德軍在蘇聯戰場上取得的戰績看來使希特勒的勝利似乎指日可待了，因為“巴巴羅薩”計劃正在卓有成效地展開：
德軍主力分三路進攻，北路經過拉脫維亞和立陶宛向列寧格勒推進；中路經布列斯特—李沃斯克沿明斯克—斯摩棱斯克公路向莫斯科突進；南路主要攻取烏克蘭。蘇軍的指揮官極不適應這場戰爭，他們在作戰經驗和技巧方麵都遠不如德國的將領們，致使蘇軍在每條戰線上都抵擋不了德軍的猛烈攻勢而節節敗退。這時的納粹德國，從希特勒到他的高級將領們都對能在極短時間內打垮蘇聯沒有絲毫懷疑。7月3日，德國陸軍參謀長弗蘭茲·哈爾德在日記中就自信地寫道：“可以毫不誇張地講，不出兩周，就可以取得征服俄國的勝利。”
然而巧合的是，也就在7月3日這一天，斯大林打破了他的長期沉默，對全國發表講話。他言辭深切地號召他的全體人民：“為了我們祖國的自由”，堅決打一場“愛國主義民族戰爭”。他沒有講馬克思，也沒有談列寧，而是允許教徒打開一度被關閉的教堂重新開始活動，城鄉上空也回響起沉寂了很長時間的鍾聲。斯大林為的是拋開意識形態問題而使他的全體國民重新團結在他的周圍，以抗擊法西斯納粹德國對蘇聯殺氣騰騰的進攻，保衛蘇聯領土的完整。
很快，不祥之兆就在德軍上空盤旋。入侵者已經遭到了蘇聯紅軍KV型和T34型坦克的有效阻擊，大量蘇軍英勇獻身的奮戰使蘇聯奪得時間，拆卸掉德軍進攻必經之路上的所有重要的工業設備並設法運走。蘇軍的頑強抵抗使希特勒惱火不已。他這樣對墨索裏尼說：“俄國人戰鬥起來簡直瘋狂得愚蠢之極，守碉堡的部隊寧可把自己炸飛了也不投降。”
7月末，德軍占領了斯摩棱斯克之後，希特勒為了全部控製烏克蘭肥沃的農田，擴大經濟掠奪，決定向莫斯科南部發動進攻。接著，蘇德在基輔發生大會戰。蘇軍在這次大戰中又處下風，被俘60萬人，還失去了大量的軍事物資。嗣後，希特勒權衡再三，決定下一步對莫斯科展開攻擊。
1941年9月30日，莫斯科大會戰打響。