希特勒的闪电战发挥了巨大的威力，到了1940年上半年，纳粹德国已占领了奥地利、捷克斯洛伐克、波兰、丹麦、挪威、荷兰、比利时、卢森堡和法国等9个国家共85万余平方公里的领土。接下来，德国的视线就转向了东方。这一点没什么奇怪的，希特勒早就在《我的奋斗》一书中，极为详尽地说：“我们有意改变我国战前对外政策的方针”，“在欧洲谈论新的领土时，首先能想到的只是俄国及其所控制的各个邻国”。通过武力威慑，芬兰、罗马尼亚、匈牙利也被牢牢地绑在了德国战车上，此时德国对苏战争的外交准备已经接近尾声。
从1940年夏开始，德军开始了频繁的大规模的调动。德军最高统帅部把用于进攻苏联的部队调遣到波兰境内靠近苏联边界沿线。而为了把120个师调到苏联边界线上，德国还改善了铁路网，修复了老线，铺设了新线，架设了通信线路。德军这样大规模东调终于引起了斯大林的关注，但希特勒却狡猾地解释说，德国中西部的领土遭到了英国空军的猛烈轰炸，因此他不得不把大量的部队调往东部。德国驻苏大使馆武官也对苏方解释说，德军在东线集结是为了逃避英国的轰炸，得到休整。当时，斯大林对这种解释似乎信以为真。
就这样，到了8月底，德国对苏战争计划的基本方案已制定完毕。这项计划被称为“巴巴罗萨”。“巴巴罗萨”这个名字本身就说明了作战目的，巴巴罗萨是蓄有红胡子的德国皇帝腓特烈一世的绰号。这位皇帝主张向外扩张，主张东征，因此巴巴罗萨计划就是为了“消灭俄罗斯的有生力量”。
1940年12月18日，希特勒批准了“巴巴罗萨计划”，并下达21号指令。该指令要求：“即使对英战争还没有结束，德国武装部队也必须做好准备，以便用速决战击溃苏俄。为此目的，陆军必须动用一切可用的兵力……空军必须尽一切力量配合这次东线战役……海军的主要任务仍然是对英国作战……战备工作将于1941年5月15日前结束。必须非常谨慎，以防泄露进攻的意图。”希特勒不无得意地说：“当巴巴罗萨计划开始实施时，全世界将大吃一惊，并感到难以置信！”
“巴巴罗萨”的战备工作在紧张地进行，但是一个意外事件却打乱了希特勒的计划：南斯拉夫发生政变，推翻了亲德政府。政变使希特勒勃然大怒。3月27日，他命令各军事首脑立即赶到柏林的总理府参加作战会议，宣布他要以“无情的严厉行动”粉碎南斯拉夫。他命令戈林马上派轰炸机从匈牙利空军基地起飞“进行波状攻击，摧毁贝尔格莱德”。他发布了立即入侵南斯拉夫的第25号指令，他要凯特尔和雷德尔当晚就制订军事计划。他指示里宾特洛甫告诉匈牙利、罗马尼亚和意大利，南斯拉夫将交给它们随便瓜分，只是克罗地亚傀儡邦除外。最后，为了进攻南斯拉夫，希特勒还宣布了一个重大的决定：“巴巴罗萨计划不得不推迟开始，期限最多为4个星期。”到了4月30日，他重新规定了实施“巴巴罗萨计划”的日期：1941年6月22日。客观地说，希特勒的这项决定实在不够明智，为了惩罚南斯拉夫，他将付出了巨大的代价一半年后，德国士兵将不得不在风雪严寒中与苏联军队作战。
南斯拉夫事件表明，德苏的关系已经处在了破裂边缘。关于德国准备进攻苏联的情报也不断从各个方面传来。这些情报从军区的报告、边防站的消息、外国报刊和电台资料，以及由情报机关和外交部门汇集到了莫斯科。那段时间里，德国的间谍、特务、武装分子每天都在边境出没。边境冲突不断发生。据统计，从1939年到1941年间，德国的各种破坏活动有数千次之多，其中有武装部队偷越国境的行动，也有携带无线电台刺探情报的特务活动。根据苏联边防军的报告，整个西部边境共抓获了5000人次的间谍，仅在波兰领土上就发现95处德国情报点和渡河点。而在4月15日，苏联军人在乌克兰罗夫诺附近机场着陆的德国飞机上找到了一个藏有苏联地图胶卷的暗箱，情况证明，德国飞机已完成了对苏联的军事侦察。另外，从1941年1月到战争开始，德国飞机共侵犯苏联边界152架次。仅1941年3月27日至4月18日，德国飞机侵犯苏联领空就有80次。尽管德国方面不断挑衅，但斯大林还是希望避免战争，因此虽然有时苏联空军也将侵犯者迫降，但仍表现得非常的宽大：让飞行员返回德国，还把飞机交还给德国的指挥部；在拘留期间，甚至允许德国飞行员在被迫降的苏联机场自由活动等等。关于德国即将进攻苏联的传闻也越来越多，苏联外交人员和武官纷纷将德国加紧军事准备的情报通知了莫斯科。苏联驻法国武官苏斯洛帕罗夫报告说，德国人开始阻止苏联人在法国领土上旅行，并停止发给苏联公民回苏联的签证。驻莫斯科的各国外交官也在传播有关苏德战争不可避免的传闻。
此外美国和英国也向斯大林发出了警报。1941年1月，美国驻柏林商务参赞山姆·伍德向国务院发出了一份机密报告，说他从可靠的德国人士处获悉，希特勒正在制订计划在春季进攻俄国。丘吉尔也曾设法警告斯大林。3月下旬，丘吉尔在翻阅例行侦察报告时，注意到英国情报机关从巴尔干送来的报告。报告上说，当南斯拉夫的部长们去维也纳签订关于南斯拉夫加入三国条约的协议时，不久前经过罗马尼亚开往南斯拉夫和希腊的德国5个坦克师团中的3个停止前进并转向了克拉科夫方向。根据这份报告，丘吉尔敏锐地得出了结论：德国人准备进攻苏联。于是他在1941年4月3日向英国驻莫斯科大使斯塔福德·克利普斯爵士发了一份要大使转交斯大林的简短而含蓄的电报：
“我曾从一位可靠的情报人员获得可靠的消息：当德国人认为南斯拉夫已经上了圈套时（即3月20日以后），他们就开始从罗马尼亚把五个装甲师中的三个师调往波兰南部。他们在听到塞尔维亚人的革命时，又立即下令停止前进。阁下大可玩味这些事实的重要意义。”
但是要把这份电报交到斯大林手中也要费不少周折，电报直到4月23日才送到斯大林手中，宝贵的半个月时间就这样轻易地失去了，离德国的突然袭击只有2个月了。而且丘吉尔的警告也没能引起斯大林的足够重视，斯大林认为，希特勒德国并不敢破坏互不侵犯条约进攻苏联，而英国为解除自己的危机，却试图祸水东引，一味在寻找挑起苏德间冲突的机会。朱可夫元帅后来说，斯大林“是以怀疑的态度看待这件事的”。
战争的阴云正密布于苏联边界上空，德国已经磨刀霍霍，苏联很快就要面对一场准备不足的战争了。
苏德之战
“巴巴罗萨”计划制订后，德国的战争机器运转得更加迅速了。在华沙和波兰领土上，针对苏联的军事准备几乎是公开进行的，德国官兵甚至把即将到来的德苏之战作为既定之事公开议论，一场战争马上就要开始了。
为了保密起见，巴巴罗萨计划完成后仅印制了9份文件。第一号文本呈报德国陆军总司令部。第二号文本呈报德国的海军总司令部。第三号文本呈报德国的空军总司令部，其余的6份文本则由德国的最高的统帅部参谋部档案室封存。尽管德国方面严格保密，但是各国的情报机构和谍报人员，还是得到了不少关于这项计划的精确、可靠的情报。
1941年夏初，德国法西斯武装力量总数已经达到了850多万人——这几乎是苏联军队的两倍。另外德国陆军的动员和展开已于6月1日完成。为了实现“巴巴罗萨”计划，预定要投入152个德国师，29个罗马尼亚师和芬兰师。在东线集结的法西斯德国及其仆从国部队总数已达550万（其中德国军队约400万）。他们装备着47万门火炮，近2800辆坦克，4950架飞机和数万艘舰艇。一切都已准备就绪，只等着战争的命令从柏林传来了。
苏联方面也不断地接到德国即将入侵苏联的警报。一份来自安卡拉的情报说，“在土耳其新闻界和外交界中，有关德国对苏战争的传闻非常厉害。德国已在苏联边界上集结了120个步兵师，现正在罗马尼亚和芬兰进行紧急动员。”
到了6月6日，斯大林收到了有关德国和罗马尼亚军队在苏德边界集结的侦察情报。
令人奇怪的是，尽管有大量有关法西斯德国进犯苏联企图的情报，斯大林却一直没有采取坚决、及时的措施使边境军区部队进入一级战备状态。无论是以斯大林及其亲信莫洛托夫、贝利亚、伏罗希洛夫为代表的苏联政治领导人，还是以铁木辛哥、朱可夫为代表的军事领导人，都没有认真研究这些情报，作出正确判断。不过，朱可夫和铁木辛哥确实曾试图说服斯大林及其亲信，对苏联军队实施秘密动员，并把第二战略梯队秘密集结于预定的西线地域。
这个建议最后也没被采纳。此时斯大林还深陷在矛盾之中。一方面他不信任侦察情报，因为提供情报的有很多外国人，斯大林怀疑他们故意挑拨离间；另一方面，他也认为苏德必有一战，但他不相信会发生在1941年。另外，苏联军队也没有做好战争准备。坦克和飞机、火炮和迫击炮、通信器材运油和加油器具，以及工程机械和自动装置，都不足以装备数量众多的新组建起来的队伍。军队未做好准备，这也是斯大林力图推迟战争开始时间的原因所在。不过，当战争要到来时，逃避和拖延都是没有用处的，这样做只会让自己更被动而已。
后来丘吉尔就批评斯大林说：“意识到他的危险，就更加想争取时间。但是，正如我们行将见到的，他为了要同纳粹德国保持友好，显然牺牲了许多利益，冒了许多风险。更令人惊奇的是，他对于即将临头的大难做出了许多错误的估计……从1940年9月一直到希特勒1941年6月发动进攻的时候为止，他真是一个既冷酷无情，又诡计多端，又孤陋寡闻的巨人。”
就在斯大林犹豫不决时，希特勒却在德国开始了对苏联的战争动员：“我们必须估计到敌人的强大空袭，应灵活地对付空袭。我空军必将迅速取胜，为陆军前进扫除障碍。大约六周以后，最艰巨的战斗就会过去。但是，每一个军人都应该知道我们的目标是什么。我们所要的不是那个国家，而是摧毁布尔什维克主义。”
越接近“巴巴罗萨”实施的时间，边境上的战争气氛就越沉重。6月22日零时30分，苏联铁木辛哥下达了让西部边境备军区部队进入一级战斗准备的命令。可已经太晚了，部队要进入一级战备状态，不是180分钟可以完成的。事实上，在德国发动进攻前，前苏联西部边境各军区军以上的司令部均驻在城市里，前沿各师的阵地上只有个别连队值班。各军区的通信部队还在参加国防施工，野战炮兵和高射炮兵照常在射击场打靶或在军区集训。前苏联空军的飞机多集中于少数几个机场上。更何况由于通讯设备遭到破坏，一些军区得知命令的内容已是在军事行动开始之后了，也有些人永远也没有得知这一命令，他们在战争开始时就已经牺牲了。
1941年6月22日凌晨3时30分，德国突然不宣而战，以190个师、5100架飞机，突然袭击苏联西部66个机场以及其他军事基地、交通枢纽和重要城市，并以数千门大炮猛烈轰炸苏联西部边境地域。德军就像在进行军事演习一样，兵分三路，在长达1500多公里的战线上，对苏联发动了全面进攻，十分顺利地实施着“巴巴罗萨计划”，而苏联方面却毫无防备。德军航空兵对苏联西部的重要城市、交通枢纽、陆海空军基地及部队营房施以毁灭性轰炸，致使苏联几乎完全瘫痪。短短两个小时之内，苏军就损失了1200架作战飞机。苏军面对敌人狂风暴雨般的猛烈突袭，差不多完全丧失抵抗能力，只好向内地撤退。
德国发动突袭的消息，让斯大林深受打击，但他还是很快振作了起来。22日清晨7时15分，斯大林签发第2号命令，号召各军区部队向入侵之敌发动进攻，将敌人歼灭在边境地区。但这道命令是非常不实际的。因为德军已经掌握了制空权，许多城市、铁路枢纽、军事设施遭到严重破坏。许多部队还没有来得及做好一级战斗准备、甚至根本没有接到战斗命令，就被仓促卷入了战争。前线各部队的有线通讯设施遭到严重摧毁。德军装甲摩托化部队，正对苏军迅速地实施纵深穿插分割围歼，大部分苏军正在混乱地撤退。
在德军侵入苏联国境约一个小时后，德国驻苏大使舒伦堡才向莫洛托夫递交了宣战书，诡称：苏联未履行《苏德互不侵犯条约》，并虎视眈眈地准备进攻德国，德国被迫发动“预防性”战争，正式对苏开战。莫洛托夫听舒伦堡念完宣战书后愤怒地说道：“这是战争。你认为应该这么对待我们吗？”同一天，德国的盟友意大利也对苏宣战。
22日，在首相郊区官邸契克斯休假的丘吉尔得到希特勒突击苏联的消息，他如释重负，因为德军东线作战减轻了西线对英国的压力。而丘吉尔也早已明确了自己的态度。6月15日，丘吉尔曾电告罗斯福总统：“根据我能从各方面获得的消息，其中并有最可靠的消息，德国看来即将大举进攻俄国。……如果这场新战争爆发，我们当然要遵循希特勒乃是我们必须击败的敌人这项原则，给予俄国人以最大的鼓励和我们能够提供的任何援助。”苏德战争爆发前一天晚上，秘书科尔维尔陪同丘吉尔在契克斯院子里散步，问丘吉尔，如果援助苏联是否违背他一贯的反苏原则，他说：“一点也不违背原则。我只有一个目标，就是消灭希特勒。这个目标使我的生活更加单纯了。”
由于苏联缺少战争准备，德国军队在开战之初占据了优势地位。现在没有一个国家能单独与轴心国集团抗衡，英苏的联盟已经成为了一种必然。