1941年6月22日凌晨3时30分，德军纠集包括芬兰、罗马尼亚、匈牙利、意大利等国的共550万大军、3700辆坦克、4900多架战机、4.7万门火炮、193艘舰艇，从北起波罗的海、南至黑海的2000多公里边境，全线对苏联发起攻击！德军坦克师和步兵师，如潮水般向前奔涌。他们正在检验元首对苏联的狂言是否属实。
德军兵分三路，北路的北方集团军群由冯·李勃元帅指挥，从东普鲁士出发，沿波罗的海进攻列宁格勒。芬兰的15个师又3个旅，越过边境协同德军作战，以图收复失地，这全是苏联自找的。中路的中央集团军群由冯·包克元帅指挥，沿比亚韦斯托克、明斯克、斯摩棱斯克轴线直取莫斯科，中央集团军群拥有古德里安的第2装甲集群在内的9个装甲师、6个机械化师及1个骑兵师，突击能力相当强。南路的南方集团军群由冯·龙德斯泰特元帅指挥，由卢布林和喀尔巴阡山脉出发，扑向乌克兰首府基辅，进而向顿巴斯（乌克兰最大的煤炭基地）推进。
战斗第一天，德国空军猛烈轰炸苏联西部的重要城市、交通枢纽、军事基地以及国境线上的部队，并在苏军防御纵深内空降伞兵，抢占要地。同时以全部火炮对苏军防御工事、通讯设施、部队集结地狂轰滥炸。之后坦克和摩托化部队迅速开进。开战仅半天，苏军西部66个机场上就有1200架飞机被摧毁，其中800架还未起飞就被炸毁于地面，而德机的损失只有区区10架战机。苏联声称击落德机75架，就按苏联的注水数字算，1200:75，也算是人类战争史上比例最悬殊的了！在德军的猛烈打击下，苏军边境军区指挥机构基本陷于瘫痪，部队盲目抵抗。有些部队甚至这时才给士兵发步枪，让他们冲上前去打坦克。
前线如此，苏联国防委员会也被打蒙了，在战况不明的情况下，他们当晚发布命令，要求边境军区实施猛烈反突击，消灭敌人！这就等于给德国人“送餐”啊，完全是只顾面子的胡乱指挥，前线战况因此更加恶化。苏军部队被分割包围，大批军人成为俘虏。德军开战第一天就向前推进25～50公里。
6月27日，“装甲兵之父”古德里安指挥的第2装甲集群与霍特指挥的第3装甲集群，在白俄罗斯首府明斯克会师，装甲部队已深入苏联境内200公里。
6月28日，德军第9和第4集团军在比亚韦斯托克以东会师，对苏军形成了两个包围圈：一个比亚韦斯托克包围圈包围了苏军第10集团军，另一个沃尔科维斯克包围圈包围了苏军第3及第13集团军。最终，在17天内，苏联西方方面军的62.5万人损失了42万。6月29日，明斯克落入德军手中，而苏军第20机械化军及第4空降军发动的反攻，也归于失败。6月30日包围圈大部被德军封锁，苏军第3、第10、第13集团军全部及第4集团军一部共20个师，向德军投降，苏军第4集团军残余向东撤退。苏联西方方面军后来经过重组，重新投入战场。
令德军惊讶的是，陷入巨大包围圈的苏军仍坚持战斗，因德军步兵欠缺摩托化运输，包围圈仍有空隙，所以很多苏军逃了出去，这是希特勒极其希望避免的。当希特勒得知在比亚韦斯托克及明斯克只是取得局部胜利时，他指责装甲部队将领在战线上留下的空隙太多，于是他命令装甲部队在封闭包围圈时停止向东推进，等待步兵跟进合围，他担心如果装甲部队失去冲击力后，苏联在第聂伯河及道加瓦河的防守将会被加强。
即便如此，德军仍逼近斯摩棱斯克，这是进攻莫斯科的门户，这亦令德军最高统帅部充满乐观情绪，德国人相信对苏联的战争在开战数天后已取得胜利。
1941年7月3日，斯大林经过数天精神恍惚之后，终于打起精神站到麦克风前，号召人民发起伟大的卫国战争，以对抗入侵者——纳粹德国。
德国中央集团军群的步兵集团军与装甲部队会合后，本想再度前进，但7月初突发的暴雨使道路满布泥泞，部队一时不能前进。这主要“归功”于苏联糟糕的公路系统。苏联不像德国，没有一条高速公路，向东通往莫斯科的主路上，连沥青都没铺，一下雨可想而知。所以，苏军只要再炸毁一些桥梁，德军的推进速度必然会慢下来。应该说，德军突袭给苏军的最大震撼并非突袭的时间，而是同时进攻苏联领土的德军数量之多和配合之紧密。德军的攻击速度之快，使得苏军的防御完全瘫痪，而无线电和通讯设备的严重缺乏，造成了苏军部队之间难以协同作战。
在苏德战争的头3个星期，德军深入苏联腹地500多公里。至7月中旬，德军已占领拉脱维亚、立陶宛、乌克兰和白俄罗斯大片领土，逼近列宁格勒、斯摩棱斯克和基辅。这期间，苏军70个师的人员和武器损失过半，200个军火库落入敌手。不过，德军也伤亡了25万人，坦克损失一半，飞机损失1000多架。可以说，苏军虽然指挥不力，但给德军造成的损失大于法国。
但是，德军的攻势导致了一个苏联最不愿看到的后果——许多苏联占领国发起了独立运动。6月22日开战当天，立陶宛就发生了反苏联的起义，大约3万立陶宛人加入起义，并在隔天发布了《独立宣言》。随着德军攻势的进展，起义也蔓延至爱沙尼亚和南方的乌克兰。尤其是乌克兰，那里有大批百姓出来迎接德军，把他们当成“解放者”。古德里安曾经回忆：“有个老太太把我们的吉普车拦住，送上面包和牛奶，非要等我们吃完，才放我们走。”乌克兰是苏联的重要产粮区，俗称“面包篮子”。只要稍微了解苏联在农业合作化运动中的作为，就能理解乌克兰人对纳粹的“感情”。
纳粹党的核心理论家，出生于波罗的海地区的罗森堡早在开战之前，就预见到了这种形势。他向希特勒进言：“我们应该信任他们（苏联加盟共和国的民众），给他们一定的自治权。每个加盟共和国都应区别对待。例如，乌克兰‘应是与德国联盟的独立国家’。”倘若希特勒听从罗森堡的建议，那他就真的成了解放者。但是，希特勒歧视斯拉夫人，不愿平等地对待他们，他倾向于支持希姆莱，命令枪毙所有俘虏的苏军政委。
其实，在苏德战争打响时，苏军虽然毫无防备，但在边境上的军队数量和装备，还是占有一定优势。可为何会败得这么惨？这主要是人的因素。大量富有作战经验的苏联军官，在大清洗期间被杀害，而以大批具备“政治经验”却毫无作战经验的军官替代，造成了苏军内部充斥着大量年轻而缺乏训练的军官。举例而言，在1941年，红军的军官里有75%任职尚未超过1年。红军集团军指挥官的平均年龄，比德军师指挥官的平均年龄小了整整12岁，这些军官在战场上往往缺乏积极行动的意愿，而且很大一部分根本没有能力胜任其位。
同时，苏军的部署相当分散，部队之间往往无法互相联系，也缺乏运输工具把有效战力集合起来。虽然苏联红军有非常多的先进火炮，但这些火炮很多都没配备弹药。而且，火炮部队缺乏运输工具，无法迅速部署。坦克部队数量庞大且装备良好，却极其缺乏作战经验和后勤支援，维修保养的水平也非常差。大量的坦克往往被草率地送上战场，而没有任何燃油、弹药或人员补给的安排，通常在经过一次作战后坦克便被毁坏或报废。
在战前，苏联的宣传机器总是说红军如何强大，任何针对苏联的侵略都会被轻易击退。但到了秋天，宣传基调改变为“红军变虚弱了”“战争准备的时间不足”“德国的攻击太过突然”等。
其实，在1941年6月之前，苏联人什么都看见了，什么都研究了。1940年法国战役的结果，曾给了苏联人极大的震撼，当时世界上规模排名第二的法国陆军，不到6周便被德军彻底击败。苏联对此进行了分析，认为法国的崩溃，是过度依赖战线防守而缺乏装甲部队支援造成的。苏联决定不再重蹈覆辙，遂取消了掘壕防守的战术，改用将步兵部队集中为大规模机动队伍的战术。而步兵部队放弃掘壕的战术，也导致了灾难性后果，在机动性不强又没有坦克支援的情况下，苏联步兵根本无法在战场上灵活调度。所有坦克都被集中至31个庞大的机械化军，苏联宣称这样一来，每个军都会比德军的装甲军大。苏联人计划得挺好，可战争爆发前，很少有哪个军能达到这种规模。