Hitler je 22.juna 1941.dao naređenje za napad na SSSR. Bila je to jedna najvećih vojnih operacija ikada izvedena u istoriji. Pripreme za napad su počele 18.decembra 1940.godine kada je Hitler potpisao Direktivu 21, a sam plan je dobio kodno ime Barbarosa.
Cilj operacije je bio potpuni poraz SSSRa i rasparčavanje teritorija. Britanska obaveštajna služba je u februaru 1941.godine otkrila neke detalje planiranog napada i o tome je obavestila sovjetske predstavnike. Kako je vreme prolazilo i sovjetske granične jedinice su primetile koncentracije nemačkih trupa i o tome su izvestile pretpostavljene. Staljin nije reagovao na upozorenja verujući da Hitler neće napasti SSSR dok ne završi rat sa Velikom Britanijom.
Za napad na SSSR Nemčka je pripremila vojsku od oko četiri miliona vojnika raspoređenih u 152 divizije među kojima je bilo 17 oklopnih i 13 motorizovanih. Ova vojna sila je raspolagala sa 2.770 aviona, 3.350 tenkova i 7.146 artiljerijskih oruđa. Za transport je prikupljeno više od 600.000 motornih vozila, kao i 625.000 konja.
Pored Nemačke u napadu na SSSR su učestvovale i jedinice Rumunije i Finske (od 25.juna). Rumuni su za napad na SSSR pripremili 14 divizija, 7 brigada i jedan oklopni puk, dok će Finska na front sa SSSRom rasporediti 17 divizija i 2 brigade.
Nemačke trupe su podeljene u tri grupe, tako da je armijska grupa Sever imala zadatak da osvoji Lenjingrad, armijska grupa Centar je trebala da zauzme Moskvu, dok je grupa armija Jug trebala da osvoji Kijev i Sevastopolj.
U trenutku nemačkog napada na zapadnim granicama SSSRa je bilo raspoređeno oko 150 divizija sa skoro tri miliona vojnika, 11.000 tenkova i više od 7.000 aviona.
Nemački ambasador je formalnu objavu rata predao Molotovu u 5:30 u vreme kada su nemačke trupe već započele napad duž 2.000 kilometara fronta.
Napad je započeo bombardovanje sovjetskih aerodroma i prodorom oklopno – mehanizovanih jedinica. Koliki je šok za Staljina predstavljao napad može se videti i u činjenici da se javnosti obratio tek jedanaest dana od početka rata.
Nemačka avijacija je u prva tri dana uništila više od 3.000 sovjetskih aviona. U prvom naletu 1280 aviona Luftwaffe uspelo je da uništi, uglavnom, na zemlji, po nemačkim izveštajima 1811 aviona VVSKA-a, uz gubitak od samo 32 sopstvenih. Minsk je pao 28.juna. Nemci su u ovoj operaciji zarobili više od 300.000 sovjetskih vojnika. U prvih dvadeset dana rata nemačke snage su ušle i do 600 kilometara u sovjetsku teritoriju. Odmah je usledio napad na Smolensk koji su nemačke trupe zauzele 12.septembra, a od kraja septembra borbe su se vodile na prilazima Smolenska, Kijeva i Lenjingrada. Posle borbi za Minsk, Smolensk i Kijev nemačke trupe su zarobile više od 1,2 miliona sovjetskih vojnika.
Sovjetska vrhovna komanda je suočena sa mogućim porazom naredila da se sva industrijska preduzeća demontiraju i prebace na istok. A SAD i Velika Britanija su odmah ponudili pomoć Sovjetskom savezu u opremi, ratnom materijalu i oružju.
Posle pada Smolenska, Hitler je doneo odluku da se glavni udar napada skrene na jug i sever, kako bi se zauzeli Lenjingrad i Kijev.
Trupe grupe armija Jug su zauzele Kijev 26.septembra, posle žestokih borbi dok je u isto vreme počela opsada Lenjingrada koja će trajati 900 dana.
Početkom oktobra Nemačka je okupirala veliki deo evropskog SSSRa, uključujući Belorusiju, Ukrajinu, Litvaniju, Letoniju i Estoniju, a nemačke trupe su stigle na 200 kilometara od Moskve. No, do tada je namačka vojska već iscrpela svoje resurse, a logistički problemi su počeli da uzimaju maha. Većina jedinica je bila istrošena sa smanjenim brojem vojnika. Što se tiče gubitaka Nemci su imali više od 111.000 mrtvih, oko 400.000 ranjenih, dok je dodatnih 170 hiljada vojnika izbačeno iz borbe zbog bolesti.
S druge strane SSSR je preživeo najveće iskušenje u svom postojanju. Prema sovjetskim podacima u borbama je poginulo više od 560.000 vojnika, dok je oko 3,3 miliona vojnika zarobljeno. Što se tiče opreme SSSR je izgubio više od 21.000 aviona i više od 20.000 tenkova. Na sreću Crvene Armije najveći deo uništene opreme je bio zastareo, a jedinice su počele da dobijaju nove T-34 i KV-1 teknove, kao i moderne avione Yak-1 , MiG-3, Il-2…
Nemci nisu uspeli da ispune svoj primarni cilj a to je zauzimanje Moskve. Istovremeno, nemačka komanda a posebno sam Hitler su ozbiljno podcenili jačinu sovjetske vojske i države.
U toku operacije Barbarosa nemačke trupe su počinile brojne ratne zločine. Nemci su tvrdili da se Ženevska konvencija ne odnosi na SSSR a izdato je naređenje da se streljaju članovi komunističke partije, kao i svi komesari u vojnim jedinicama. Što se tiče stradanja civila, najpoznatiji je masakar u Babin Jaru gde je streljano više od 100.000 kijevskih Jevreja.
Na nemačke odmazde stanovništvo je odgovorilo formiranjem partizanskih odreda, koji su u početku samostalno dejstvovali na okupiranim teritorijama.
