Своим вторжением на рассвете 22 июня 1941 г. немцы добились полной внезапности (по причинам, которые будут рассмотрены ниже) и абсолютного господства в воздухе. Это, а также полная беспомощность советского командования в первые дни военных действий дало немцам абсолютное превосходство. Первоначальные цели плана «Барбаросса» были выполнены до конца. Смоленск, расположенный на половине дороги к Москве, пал в середине июля, а к концу августа группа армий «Север» впрямую угрожала Ленинграду. С более действенным сопротивлением столкнулись немцы на Украине, где советское командование оказалось более квалифицированным в военном отношении. Но даже там в результате прорыва в конце августа пал Киев. Позже, однако, Гитлер начал колебаться по поводу направления дальнейших наступлений. Немецкие рывки на Ленинград и Москву потерпели неудачу. Вместо этого немцы закрепили свои успехи на Украине, чей промышленный потенциал имел для них большую ценность. Основной же целью наступления были нефтяные месторождения Каспия. Одновременно группа армий «Центр» начала двигаться к Москве. Началась осень, дороги развезло, что свело к минимуму те преимущества, которые давали крупные моторизованные немецкие соединения. Блицкриг увяз в осенней распутице. Месяц спустя немцы вопреки всему подошли к Москве, но оказались совершенно неподготовленными к зимней кампании. Линии немецких коммуникаций были чрезмерно растянуты. Местное население относилось к немецким войскам со все возрастающей враждебностью.
Это был первый поворотный пункт в войне. Сталин перевёл наиболее талантливого из старших командиров Красной Армии Георгия Жукова в Москву и передал ему свежие дивизии, танки и авиацию, переброшенные из Сибири. Это стало возможно благодаря работе разведывательной группы Рихарда Зорге, получившей сведения о том, что Советскому Союзу не угрожает нападение Японии. Жуков организовал оборону столицы как раз вовремя — по дороге к Шереметьевскому аэропорту можно и сегодня видеть противотанковые заграждения, отмечающие то место, где немцы ближе всего подошли к Москве. Красная Армия остановила вермахт и даже отбросила назад немецкие части, однако, вопреки первоначальным планам Жукова, попытка окружения крупной группы немецких войск не удалась. Но всё же это был первый случай, когда германская стратегия блицкрига потерпела серьёзную неудачу. Сталин решил воспользоваться моментом и отдал приказ об общем наступлении по всей линии фронта. Но это было уже за пределами возможностей Красной Армии и привело лишь к её ослаблению и потере боевого духа в столь критическое время. И действительно, когда весной 1942 г. вермахт возобновил наступление, оно стало развиваться вполне успешно.
Следующий период военных действий, продолжавшийся до ранней осени 1942 г., был для советского командования во многих смыслах самым обескураживающим за всю войну. Германская армия продвигалась вперёд в степях Украины по всей линии фронта. Немцы захватили Харьков, Крым и Ростов-на-Дону. «Как долго мы ещё будем отступать?» — спрашивали тогда себя многие советские люди, не проявляя, однако своих сомнений публично. Конец наступил в сентябре 1942 г., когда немцы дошли до Сталинграда на Волге. За ним лежали только азиатские степи или — к северу — глубокий тыл, откуда недалеко было и до Москвы. В Сталинграде Красная Армия остановилась в соответствии с заранее разработанным планом, в то время как Гитлер, возможно загипнотизированный самим названием города, принял решение взять его. Яростные уличные бои в Сталинграде показали лучшие боевые качества Красной Армии, чьи небольшие, смелые и стойкие отряды пехоты теперь были экипированы относительно неплохо. Вместе с тем немецкие танковые части оказались теперь безнадёжно зажатыми в городе, действовали при чрезмерно растянутых коммуникациях и не могли показать, на что были способны.
Тем временем Советское командование разработало классический и чрезвычайно эффективный план контрнаступления, предусматривавший форсирование Дона. Атака началась 19 ноября 1942 г. и привела к захвату тылов немецкой шестой армии, которой Гитлер приказал любой ценой удерживать Сталинград. В результате армия была окружена и через некоторое время капитулировала. Немцам пришлось отвести свои передовые части, которые дошли уже до вершин Кавказа, и начать продолжительное отступление через Украину.