1941년 6월 22일에는 독일이 독소불가침 조약을 깨고 380만 명의 추축국 군대를 동원하여 소련을 공격하였다. 이를 바르바로사 작전이라고 칭하는데, 이 작전의 최종적인 목표는 소련을 완전히 멸망시키고 러시아의 상대적으로 풍부한 천연자원을 강탈해오는 것이었다. 당시 바르바로사 작전에 대한 독일인들의 반응은 놀람과 회의, 이 2가지로 갈렸는데 이는 아무리 독일이더라도 2개의 전선에서 동시에 싸울 수는 없다고 생각했으며 전쟁이 얼마나 더 지속될지도 몰랐기 때문이었다.

독일은 침공 직후 막대한 영토를 빼앗았다. 독일은 발트 지방, 벨라루스, 우크라이나 서부를 강탈하는 데에 성공하였으며, 스몰렌스크 전투에서 1941년 9월에 승리하자 히틀러는 모스크바로 진군하고 있던 중부 집단군에게 진군을 멈추고 레닌그라드와 키예프의 포위 공격을 도우라고 명령하였다. 독일군의 물밀려들어오는 듯한 공세가 일시적으로 멈추자, 소련의 붉은 군대는 대대적으로 전열을 정비하였다. 1941년 10월에는 모스크바 전투가 양측 모두 엄청난 피해를 입히며 결국 소련의 승리로 끝났다. 그 와중에 일본이 1941년 12월 7일에 진주만 공습을 감행하였고, 4일 후에는 독일도 미국에 대하여 선전포고를 하였다.

소련의 전선 지대에서는 심각한 식량난이 벌어졌다. 후퇴하는 독일군들은 상당량의 곡물들을 적이 쓸 수 없도록 불태웠고, 남아있는 것들 대부분도 독일로 보내버렸던 것이다. 독일에서는 점차 식량난이 가중되어 배급량이 줄어들었고, 상황이 이렇게 되자 헤르만 괴링은 프랑스에서 더많은 곡물을, 노르웨이에서 더 많은 생선을 실어오라고 명령하였다. 1942년의 작황은 상대적으로 풍년이었고, 이에 힘입어 서유럽의 식량 공급 상태는 상대적으로 안정을 되찾게 되었다.

당시 독일과 유럽은 해외에서 들어오는 석유에 전적으로 의존하고 있었다. 독일은 불안정한 석유 수급 문제를 해결하기 위하여 1942년 6월에 청색 작전을 벌여 코카서스 지방의 유전을 차지하려 들었다. 한편 소련은 11월 19일에 대규모 공세를 펼쳤고, 11월 23일에는 추축국 군대를 스탈린그라드에 몰아넣어 포위하였다. 괴링은 히틀러에게 이들이 공군을 통하여 보급받을 수 있을 것이라고 보고하였지만, 이는 사실이 아니었고 스탈린그라드에 갇힌 독일군은 굶어죽어가기 시작하였다. 상황을 제대로 모른 히틀러는 후퇴를 거부했고, 결국 20만 명에 달하는 독일과 루마니아인 군사들이 사망했다. 1943년 1월 31일에는 도시 안에 남아있던 91,000여 명이 항복하였다. 오직 6천여 명의 병사들만이 전쟁이 끝나고서야 독일로 돌아올 수 있었다. 이를 스탈린그라드 전투라고 부른다.
독일의 바르바로사 작전은 어느 국가를 대상으로 한 것이었나?
소련