Hitler lähtee itään
Hitler oli 1920-luvulta lähtien ajatellut, että Saksan imperiumin laajenemisen luonnollinen alue oli läntisen Neuvostoliiton maanviljelys- ja raaka-aineseuduilla. Aluetta oli ajateltu saksalaisen herrakansan "elintilaksi" (Lebensraum). "Venäjästä tulee meidän Intiamme", Hitler huomautti kerran. Hän vihasi myös syvästi "juutalaista bolsevismia", jota hän piti vaarana eurooppalaiselle sivistykselle ja "saksalaisen rodun puhtaudelle". Nämä ajatukset olivat taustalla päätöksessä huolehtia Neuvostoliitosta lopullisesti 18. joulukuuta 1940 allekirjoitetun Führerin käskyn numero 21 operaatio Barbarossasta mukaisesti.
Suoremmat juuret Saksan–neuvostoliiton konfliktiin kulkivat Hitlerin näkemyksiin kansainvälisestä tilanteesta 1940. Hitler ei onnistunut kukistamaan Brittiläistä imperiumia, ja hän pelkäsi USA:N kasvavaa uhkaa. Hän kutsui 13. heinäkuuta 1940 kokoon sotilaallisen johtonsa ja ilmoitti haluavansa lähteä tuhoisaan hyökkäykseen Neuvostoliittoon seuraavana keväänä, sillä "mitä pikemmin Venäjä murskataan, sen parempi". Sellainen isku tuhoaisi Iso-britannian viimeisen mahdollisen liittolaisen, Hitler perusteli, ja USA:N olisi mahdoton puuttua Euroopan tapahtumiin. Suunnitelmat laadittiin syksyn aikana; työtä johti sama kenraali Paulus, joka myöhemmin antautui Stalingradissa.
Neuvostoliitto oli hyödyntänyt Hitlerin sotaa lännessä ja laajentanut vaikutuspiiriään Itä-euroopassa miehittämällä ensin Baltian valtiot kesäkuussa 1940 ja pakottamalla sitten Romanian luopumaan Bessarabian territoriosta ja Pohjois-bukovinasta. Molotov kutsuttiin Berliiniin marraskuussa 1940 Neuvostoliiton tavoitteiden tunnustelemiseksi. Molotovin toivomus neuvostotukikohdista Bulgariassa ja Turkissa vahvistivat Hitlerin näkemyksen, että Neuvostoliitto oli välitön strateginen ja sotilaallinen uhka, ja hän antoi käskyn hyökkäyksen suorien valmistelujen aloittamisesta.
Hän hyväksyi 5. joulukuuta sotilaalliset suunnitelmat massiivisesta invaasiosta koko Neuvostoliiton länsirajalla ja suunnitteli hyökkäyksen toukokuulle 1941. Hitler uskoi, että Saksan joukot olivat valmistautuneet hyvin – "selkeästi ajoissa" – kun neuvostoarmeija oli "ilmeisessä aallonpohjassa". Kaikki suunnittelijat laskivat, että sota voitaisiin voittaa muutamassa viikossa.
Neuvostojohdon mielipiteet Saksan uhasta jakautuivat, mutta kun Stalin piti itsepintaisesti aina hyökkäyspäivään asti kiinni väitteestään, että Hitler oli liiaksi kiinni sodassa lännessä ottaakseen kahden rintaman sodan riskin, valmistelut Saksan suurhyökkäyksen torjumiseksi jäivät riittämättömiksi. Uusi rajapuolustus, Stalinin
linja, joka rakennettiin Puolan ja Baltian maiden uudelle rajalle, ei ollut valmis 1941. Neuvostoliiton strateginen suunnittelu perustui ajatukseen, että jos vihollinen hyökkäisi, kevyet rajajoukot viivyttäisivät hyökkääjiä useita viikkoja punaarmeijan pääosan lähtiessä liikekannalle taustalla ja valmistautuessa moukariniskuun, joka ajaisi vihollisen takaisin omalle alueelleen. Vuosien 1939 ja 1940 opetukset nopeasti liikkuvien, ilmatuettujen panssaridivisioonien voimasta jätettiin huomiotta
Stalin uskoi Saksan lähtevän sotaan myöhemmin, mutta toivoi saavansa aikaa puolustusvalmisteluihin ja neuvostojoukkojen modernisointiin. Huolimatta Hitlerin ankarista käskyistä pitää kaikki valmistelut salaisina ja teeskennellä, että IsoBritannian invaasio oli etusijalla, neuvostojohto sai säännöllisesti tiedustelutietoa Saksan aikeista hyökkäystä edeltävinä kuukausina, myös alkuperäisistä suunnitelmista hyökätä toukokuussa ja lykätystä hyökkäyspäivästä 22. kesäkuuta. Stalin torjui tiedot brittien provokaatioyrityksenä saada Neuvostoliitto mukaan sotaan heidän puolellaan.
Vasta toukokuussa armeijan uusi ylipäällikkö, Georgi Žukov, määräsi salaisen liikekannallepanon, mutta 33 länteen sijoitettavaksi suunnitellusta divisioonasta vain neljä tai viisi oli valmiina, kun hyökkäys alkoi. Käsky lentokenttien naamioinnista annettiin vasta 19. kesäkuuta, ja useimmat olivat avoimena, kun Saksan ilmavoimat hyökkäsi.
Hitlerin onnistui Barbarossan valmisteluiden yhteydessä rekrytoida Suomen, Unkarin, Romanian ja Slovakian kanssataistelijoiksi hyökkäyksessä. Alkuperäinen toukokuun päivämäärä muutettiin kesäkuun 22:ksi, jotta viimeiset valmistelut saataisiin tehdyksi Balkanin valloituksen jälkeen. Juuri ennen Barbarossa-sotaretkeä akselivalloilla oli 153 divisioonaa, joihin kuului noin 3,3 miljoonaa saksalaista ja 650 000 liittolaismaiden sotilasta; se oli suurin koskaan koottu hyökkäysarmeija. Heitä vastassa oli 186 neuvostodivisioonaa, 3 miljoonaa miestä. Paperilla neuvostolentokoneiden ja tankkien määrä ylitti akselivaltojen – 11 000 panssarivaunua 4 000 vastaan, 9 100 lentokonetta 4 400 vastaan – mutta ne oli jaettu kaikkien yksiköiden kesken, ja ne oli organisoitu huonosti kohtaamaan keskitetty hyökkäys. Akselivaltojen joukkojen vyöryessä Neuvostoliiton rajan yli 22. kesäkuuta yllätys oli lähes täydellinen ja tulokset tuhoisat.