1940年夏季，在取得对法国的胜利后，深知斯大林对攻克别国领土同样抱有极大野心的希特勒，决定将占领苏联领土改由德国人居住，并以剩余的农产品养活德国人的议案再次被提上日程。
巴巴罗萨作战计划，主要是希特勒本人所构思，预估攻占苏联会有许多好处，天然粮仓乌克兰可提供大量便宜的食品、巴库产油区能提供德国战争机器运转所需的石油、解除武装的大量苏联军人能补充德国产业界劳工短缺现象，将能进一步孤立大英帝国，改善德国在地缘战略上的处境等。
计划由时任德军陆军总参谋部第1军需部长保卢斯起草和指导，1940年8月底制定完毕，原名为奥托计划，后于1940年12月改为巴巴罗萨。
在巴巴罗萨行动中，德国调集了320万军队到德苏边境，多次派遣侦察飞机潜入苏联领空勘查，同时也在东线储备了大量的军事物资，但在侵略苏联的计划和主要目标的设计上，希特勒与国防军最高统帅部以及许多高阶将领产生了意见分歧。
最高统帅部认为应该直接攻下莫斯科，而希特勒则认为应先夺取乌克兰和波罗的海地区丰富的资源后才转向莫斯科，重点在于消灭莫斯科以西的苏军主力。
由于意大利在希腊的失败，德军于1941年4月6日发动巴尔干战役，6月1日，德军攻占希腊全境，但巴巴罗萨计划被迫延迟了一个多月，导致了德军未能在苏联严寒到来之前占领莫斯科，最终输掉了德苏战争。
巴巴罗萨行动中，进攻苏联本土的德国防军由三个庞大的集团军群组成，包括由冯·博克元帅指挥的中央集团军群、冯·勒布元帅统帅的北方集团军群，以及由伦德施泰特元帅统领的南方集团军群。
其中，中央集团军群，总兵力有51个师，由第2装甲集团军、第3装甲集团军、第4集团军、第9集团军，以及第2航空队组成。
其作战任务是由波兰首都华沙以东出发，经布里斯特、明斯克、斯摩棱斯克进攻莫斯科，战时获得1600余击空军战轰机的掩护。
北方集团军群，总兵力为29个师，包括第16集团军、第18集团军、第4装甲集团军，以及第1航空队。
其作战目标由东普鲁士出发，经德文斯克、奥斯特洛夫，穿越今白俄罗斯地区占领或摧毁列宁格勒，战时获得1000余架战轰机的空中掩护。
南方集团军群，总兵力为63个师，由第1装甲集团军、第6集团军、第11集团军、第17集团军，以及第4航空队组成。
其作战对象为，进攻人口密集的天然粮仓乌克兰，在卢布林至多瑙河口地区展开攻下基辅，再向顿巴斯进攻，接着攻入南方的俄罗斯大草原，直到伏尔加河以及石油丰富的高加索地区，战时获得1400余架战轰机的空中掩护。
1941年6月当时苏联军队的总人数高达5百万人，比德国调派参与巴巴罗萨作战的地面部队总人数还多，但从整体上来说，1941年的战役两方的兵力是势均力敌的。
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