軸心國選在1941年6月22日的早上3:45分展開攻勢。要計算雙方在這個階段的特定地區(qū)部隊分布相當困難，因為大多數(shù)德軍的名單都包括許多還未參戰(zhàn)的后備軍人，同樣的兩方在力量上的對比也很難有效計算。合理的計算是約有260萬德軍在6月22日進入作戰(zhàn)狀態(tài)，而他們所面對的蘇聯(lián)軍區(qū)也有差不多數(shù)量的紅軍軍隊。德軍的突襲收到完全的效果：雖然蘇聯(lián)指揮部在收到德軍部隊逼近的報告后即在凌晨00:30分對邊界部隊發(fā)出警告，但當時卻沒有任何一個部隊展開備戰(zhàn)。據(jù)稱斯大林對德軍侵略的新聞表示嚇呆了，并且直到一兩個禮拜后的7月3日才正式對全國發(fā)表聲明。

突襲帶給蘇聯(lián)紅軍的最大震撼并非是突襲的時間，而是同時進攻蘇聯(lián)領(lǐng)土的德軍數(shù)量之多和配合之緊密。約有320萬的德軍地面部隊投入了西線的攻勢，伴隨的還有數(shù)十萬的羅馬尼亞、匈牙利、斯洛伐克和意大利部隊，芬蘭則從北邊發(fā)動攻勢。但蘇聯(lián)紅軍在同時對抗這些敵軍的同時也持續(xù)進行大規(guī)模的增援，西線的蘇聯(lián)紅軍部隊在1941年6月22日時約有260萬人，盡管半年的戰(zhàn)事造成450萬人死傷的驚人數(shù)字，至年底時已經(jīng)躍升為超過4百萬人(蘇聯(lián)國內(nèi)部隊和儲備軍并沒有計算在內(nèi))了。德國空軍聲稱在侵略開始的第一天就摧毀了1,489架紅軍戰(zhàn)機，而自身則只損失了35架。事實上蘇聯(lián)空軍在剛開始幾天的損失比德軍估計的還要慘重，總共有3,922架飛機在頭三天被摧毀。

德軍的攻擊速度之快使得蘇聯(lián)紅軍的防御計劃完全癱瘓，而無線電和通訊配備的嚴重缺乏也造成蘇聯(lián)紅軍部隊難以互相協(xié)調(diào)作戰(zhàn)。

德軍的攻勢也引燃了許多蘇聯(lián)占領(lǐng)國的獨立運動，1941年6月22日立陶宛發(fā)生了反蘇聯(lián)的暴動，并在隔天發(fā)布了獨立的宣言。大約有30，000名立陶宛人加入叛變行列。隨著德軍向北方的攻勢進展，叛變也蔓延至愛沙尼亞了。

雖然攻勢前半年進展的相當順利，但最后德國仍然沒有奪下最終的目標—莫斯科。許多人認為德國犯下最大的錯誤便是延緩了發(fā)起攻擊的時間。原本計劃的攻擊發(fā)起日是5月15日，然而在4月時墨索里尼對于阿爾巴尼亞的侵略受阻，希特勒遂決定調(diào)派德軍加以援助，盡管德軍很輕易的便攻克了南斯拉夫和希臘，但這起意外的小插曲卻使得攻擊計劃延緩至6月22日進行，這5周的延期更減短了原本已經(jīng)相當短暫的俄國夏季。不過延期也有其他的原因，1941年俄羅斯的晚春加上6月的漫長雨季，使得許多蘇聯(lián)西部的道路陷入癱瘓，或者無法讓重型車輛通過。在整場戰(zhàn)役中，希特勒將原本進攻莫斯科的主力裝甲部隊改調(diào)往南方參與攻占烏克蘭的基輔戰(zhàn)役，這次戰(zhàn)役以德軍的空前勝利告終，俘虜了超過650，000名的蘇聯(lián)紅軍，但這項舉動也進一步延緩了德軍進攻莫斯科的時間。當?shù)萝婇_始進攻莫斯科時，秋季大雨造成的泥沼、以及冬季的酷寒、再加上紅軍的頑強抵抗，最終停頓了德軍的攻勢。

同時，蘇聯(lián)的反抗力量也出乎德國的意料之外。在白俄羅斯布勒斯特的一座堡壘便說明了蘇聯(lián)紅軍的頑強抵抗精神：在德軍第一天的攻勢中，原本預期只要幾個小時的突襲便能奪下這座堡壘，但最后直到七月底才拿下(蘇聯(lián)的宣傳宣稱它支撐了六個禮拜)。德軍的后勤成了主要的問題之一，隨著戰(zhàn)事的進展德軍的補給線也不斷拉長，也更容易遭受蘇聯(lián)游擊隊的襲擊。蘇聯(lián)采用焦土政策摧毀所有即將撤離的土地，使德國無法運用其食物、燃料、和建筑。

盡管遭遇這些挫折，德軍仍然繼續(xù)推進，在半年的戰(zhàn)事中德軍展現(xiàn)了輝煌的戰(zhàn)爭藝術(shù)，多次以包圍戰(zhàn)術(shù)殲滅動輒數(shù)十萬的大批蘇聯(lián)紅軍、或逼迫他們投降?；o戰(zhàn)役尤其血腥，南方集團軍在11月中旬奪取了基輔，俘虜了超過650,000名蘇聯(lián)紅軍。

北方集團軍在攻克波羅的海國家后繼續(xù)朝列寧格勒推進，在1941年8月進攻至列寧格勒的南方市郊，但隨之面臨蘇聯(lián)的頑強抵抗而不得不停止。由于擔心直接攻城會造成大量傷亡，德軍指揮官決定以圍堵方式來摧毀抵抗力量。盡管遭遇德軍的滲透威脅、無情的轟炸和炮擊、以及嚴重的食物和燃料短缺，最后紅軍仍堅守住列寧格勒，直到圍城的德軍在1944年初被擊退為止。列寧格勒圍城導致了近百萬的居民死傷。

蘇聯(lián)軍隊在1941年遭受嚴重挫敗的主要原因在于德軍的成功突襲以及蘇聯(lián)紅軍內(nèi)部的問題。

1941年的德軍在當時可以說是世界上訓練最為精良而又最富經(jīng)驗的部隊，德軍擁有機動性和殲滅戰(zhàn)的先進戰(zhàn)術(shù)理論、近乎完美的通訊技術(shù)、以及不斷勝利所帶來的自信。相較之下，蘇聯(lián)部隊則嚴重缺乏領(lǐng)導人、訓練、和準備，蘇聯(lián)假設在1942年前不會有戰(zhàn)爭發(fā)生，因此當?shù)聡肭謺r蘇聯(lián)紅軍正處于結(jié)構(gòu)重組的階段，武器也都處于測試的階段。同時，大量的蘇聯(lián)部隊都集中于德蘇邊界(占領(lǐng)的波蘭領(lǐng)土)，卻缺少適當?shù)姆佬l(wèi)，導致這些部隊在開戰(zhàn)后幾周內(nèi)便被徹底殲滅。許多蘇聯(lián)部隊也被高層下達的不侵犯、不主動挑釁原則嚴重限制，在開戰(zhàn)后又被命令“原地還擊之后反擊”(使他們在面臨德軍包圍戰(zhàn)時非常脆弱)，同時部隊普遍缺乏具有經(jīng)驗的軍官，遲鈍腐敗的官僚作風也相當常見。蘇聯(lián)紅軍領(lǐng)導能力的無能，早在先前對于芬蘭的侵略中就已經(jīng)展現(xiàn)出來。

蘇聯(lián)在開戰(zhàn)后數(shù)周所采取的戰(zhàn)術(shù)導致災難性的結(jié)果。剛開始時紅軍完全高估了自身的作戰(zhàn)能力，機械化軍團不但沒能擊敗德軍的裝甲師，還遭受德國空軍的俯沖轟炸機密集攻擊而損失慘重。蘇聯(lián)坦克的保養(yǎng)貧乏再加上坦克兵的經(jīng)驗不足，導致驚人的故障比率出現(xiàn)，同時備用零件和負責后勤支援的卡車也非常缺乏。而步兵部隊放棄掘壕的戰(zhàn)術(shù)也導致災難性結(jié)果，在機動性低落又沒有坦克支援的情況下，蘇聯(lián)步兵部隊根本無法在戰(zhàn)場上靈活調(diào)度。

盡管德國最終無法達成巴巴羅薩作戰(zhàn)的目標，但蘇聯(lián)遭受的龐大損失使得蘇聯(lián)的宣傳機器開始調(diào)整宣傳內(nèi)容。在戰(zhàn)前蘇聯(lián)政府一貫的宣傳紅軍的強大無敵，但到了秋天宣傳基調(diào)已經(jīng)改變?yōu)椤凹t軍變虛弱了、準備戰(zhàn)爭的時間不足、德國的攻擊太過突然”等等。

另一個解釋是由蘇聯(lián)歷史學家威克特·蘇沃羅夫提出的，他認為蘇聯(lián)在最初遭遇挫敗的原因不是防衛(wèi)準備不足，而是正好相反—因為斯大林正準備主動進攻德國，而整場巴巴羅薩作戰(zhàn)只是德軍先發(fā)制人的反擊罷了。他舉出當時紅軍的士兵沒有配備防守地區(qū)的地圖，相反的卻配備了德國占領(lǐng)地區(qū)的地圖。蘇沃羅夫的主張具有相當爭議性，許多西方歷史學家也批評他并沒有提出任何事實根據(jù)來證明這個理論。