随着二战的进行，德国战争机器需要更多的石油等资源来维持战争，因此希特勒把目标转向了资源丰富的苏联。在希特勒的命令下，由保卢斯负责起草的进攻苏联的“奥托计划”于1940年8月底完成，1940年12月，此计划改名为“巴巴罗萨计划”。按照计划，德军将从三个方向发起进攻，分别占领不同的国家。起初德军将领在得知这个计划时候认为兵力过于分散，但没有任何人敢反对希特勒。1941年6月22日凌晨，希特勒撕毁《苏德互不侵犯条约》，开始实施进攻苏联的“巴巴罗萨计划”。（自从苏德双方签订条约以来，苏联就向德国输送了上万吨石油、铬和镍，这些战略物资都间接帮助了希特勒在欧洲的侵略，而且就在苏德战争爆发的前一天，装着1000吨小麦的列车还从苏联出发前往德国）
按照计划部署，由威廉·里特尔·冯·勒布元帅率领的北方集团军群，下辖16th、18th集团军以及4th装甲集团军和1th航空舰队由东普鲁士出发，横扫波罗的海国家，攻占意识形态目标列宁格勒（十月革命的摇篮），总兵力为29个师；由费多尔·冯·博克元帅率领的中央集团军群，下辖4th、9th集团军以及2th、3th装甲集团军和2th航空舰队由华沙以东出发，进攻政治目标苏联的首都莫斯科，总兵力为51个师；由格尔德·冯·伦德施泰特元帅率领的南方集团军群，下辖6th、11th、17th集团军以及1th装甲集团军和4th航空舰队，占领经济目标基辅和乌克兰地区，总兵力为63个师。希特勒为进攻苏联总计派出了约400万人、60万辆卡车、4000辆坦克、3000架飞机和7000门火炮。
巴巴罗萨计划进攻示意图
苏德战争打响的几个小时内，苏联大约有1500架飞机还没来得及起飞就被德军空军摧毁，同时德军地面部队迅速渡过布格河，在两天时间内德军装甲部队就已深入苏联境内80多公里。面对德军闪电战的攻势，苏军的反击也很快被德军击溃，上万名苏军被俘。1941年6月29日，德军在明斯克附近会合，包围并俘虏了30万苏军，同时，在北方波罗的海各地的德军以解放者的身份受到了多国家的欢迎。
德军坦克在苏联境内推进
在苏联，得知德军入侵苏联时，苏联领导人斯大林陷入绝境，他没有做好战争的准备，因为在之前的大清洗运动中，苏军将近四分之三高级军官惨遭迫害。1941年7月3日，斯大林发表全国讲话，鼓励苏联人民保卫国家，同时他还下令实施焦土政策，农民把房屋烧掉毁掉一切，不把任何有用的东西留给纳粹侵略者（1812年，拿破仑进攻俄国时，正是俄国人焚毁了自己的城市和田地，让拿破仑的军队饱受饥饿之苦，才在随后在别列津河之战中战胜法军）；在英国，丘吉尔与斯大林的感受截然不同，因为英国此后不再是孤军奋战，丘吉尔宣布无论过去在政治上有怎么样的分歧，德国的敌人就是英国的朋友，并同苏联签署了互助条约。
苏联人民在逃难前烧毁自家房屋
1941年6月底到7月初，德国利用闪电战已经占领了苏联大部分领土，似乎没有什么能阻挡德军前进的步伐了。7月中旬，海因茨·古德里安指挥德国第2装甲集团军已经到达莫斯科的门户斯摩棱斯克，7月22日，德军在斯摩棱斯克东部展开钳形攻势，又包围了30万苏军。此时德军距离莫斯科仅有300公里远了，他们似乎可以按照计划在夏末拿下莫斯科。但是南方集团军群的德军距离基辅虽然只有80公里远，但向前推进的速度很慢，为此希特勒命令古德里安的装甲部队停止进攻莫斯科向南改道支援基辅，事实证明这是一次重大战略失误。
古德里安向南支援基辅
1941年9月20日，古德里安率领装甲部队在乌克兰重创苏军，在接下来的战斗里被包围的苏军越来越多，德军在乌克兰同样享受着英雄般的待遇，20世纪30年代的大饥荒导致300多万乌克兰人丧生，他们渴望着新的统治者到来。
1941年10月初，中央集团军群的德军终于接到进攻的命令，但此时天气变得恶劣起来，秋天的雨水和泥泞让坦克、装甲车、马和人行动变得十分苦难，到1941年10月底，德军仍距离莫斯科还有80公里远。与此同时南方集团军群已向南占领了敖德萨，并俘虏了10万苏军，但他们同样也受到了恶劣天气的影响，尽管如此，南方集团军群还是在10月24日占领了哈儿科夫。但11月的寒潮使气温骤降到零下四十多度，天气变得异常寒冷使得许多士兵被冻伤，冬季的到来让没有棉衣的德军吃尽了苦头，那些士兵不仅食不果腹无处躲避严寒，而且还要忍受斑疹伤寒的困扰，希特勒终于为他之前暂缓进攻莫斯科的错误决定付出了惨重的代价。
在泥泞中前进的德军
1940年12月初，德军先头部队距离莫斯科只有30公里远了，恶劣的天气在延缓德军进攻的同时给了苏军准备的时间，此时苏军已经在莫斯科附近集结了50万人的部队，斯大林任命朱可夫为指挥官保卫莫斯科，苏德战争中重要组成部分莫斯科战役即将打响。
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