Одмах након победе над Француском, Хитлер је 21. јула 1940. дао наређење да се разради план за вођење ратних операција против СССР-а. План за вођење ратних операција против СССР-а, кодног назива „Барбароса”, одобрен је 18. децембра 1940. Поред војних планова, немачко руководство је разрадило планове за организацију истребљења народа СССР-а и економску експлоатацију окупираних територија.
Територија европског дела Совјетског Савеза требало је да пређе у руке Немачкој као неопходан „животни простор”, који је планирано да населе немачки колонисти. Совјетска држава, Комунистичка партија и њена идеологија требало је да буду уништене, источна територија СССР-а иза Урала требало је да пређе у руке немачког савезника Јапана. Планирано је да се градови Москва и Лењинград, главни културни и политички центри СССР-а, потпуно униште, већи део руског становништва истреби или пресели у подручја непогодна за живот. Мањи део је планирано да се остави да служи немачким колонистима, практично лишени права на образовање, културу и медицинску помоћ. Постојање руске државне власти на окупираној територији било је потпуно искључено.
Економска експлоатација окупиране територије СССР-а требало је да се врши у складу са планом Олденбург. Немачка је рачунала да ће за своје потребе искористити природне ресурсе и економске могућности СССР-а. Нарочита пажња била је посвећена пљачкању и извозу културних добара, за шта је формиран посебан штаб „Рајхслајтер Розенберг”, а планиран је и извоз свих прехрамбених производа из европског дела СССР-а у Немачку ради снабдевања становништва Немачке и војника Вермахта („План глади”), што је свесно осуђивало руско становништво на смрт од глади. Комбинација отимачких намера немачког руководства са планираним истребљењем 20–30 милиона Руса као резултат подстакнуте глади може се протумачити као чин циљаног уништења, у суштини, геноцид. Планирана масовна убиства на етничкој и политичкој основи, које су вршили посебно створени СС Ајнзацгрупе, такође су били део геноцида.
Окупирана територија СССР-а требало је да буде подељена на пет Рајхскомесаријата: Остланд, Украјина, Москва, Кавказ и Туркестан. Остланд је обухватао територије Естоније, Летоније, Литваније и Белорусије; Рајхскомесаријат Украјина је обухватао целу територију Совјетске Украјине, Кубањ; а Крим и Северна Таврија је требало да уђу у састав Немачке. Дакле, у нацистичким плановима није било говора о било каквој хипотетичкој самосталности и „Русији без бољшевика”, све руководеће позиције је требало да припадну искључиво високим немачким чиновницима који су водили пљачкашку окупациону политику, а део територије СССР-а је подвргнут германизацији и укључивању у састав Немачког Рајха.
За управљање окупираном територијом, указом Хитлера од 17. јула 1941. „О грађанској управи у окупираним источним областима”, створено је Министарство за источне окупиране територије, на чије чело је постављен А. Розенберг, један од главних идеолога нацизма.
У почетку је план Барбароса предвиђао инвазију у мају 1941, али је касније почетак операције више пута одлаган због ситуације у Грчкој и Југославији; крајњи датум немачког напада на СССР био је 22. јун 1941. А. Хитлер је Совјетски Савез сматрао „колосом на глиненим ногама”, пошто га је замишљао као крхку државу због њеног вишенационалног састава, а совјетски социјалистички систем као систем без упоришта међу становништвом. Стога је за спровођење плана „Барбароса” било предвиђено само четири месеца. Црвену армију, која је ослабљена репресијама (1937–1938) и неуспешно се показала у Совјетско-финском рату (1939–1940). Немци нису сматрали достојним противником. Немачка обавештајна служба, спутана расним предрасудама и антисовјетским догмама, није била у стању да у потпуности открије војни и војно-индустријски потенцијал СССР-а на Уралу и другим удаљеним деловима земље. Према плану Барбароса, било је предвиђено да се у пограничним областима опколе и униште главне снаге совјетских трупа.
Немачка је у то време имала најмоћнију и борбено најспремнију војску на свету, која је прошла борбену обуку у претходним војним походима. Основа немачке стратегије био је муњевити рат („блицкриг”), који је омогућавао победу једним ударом или путем више снажних удара у најкраћем могућем року. Главним тактичким методом било је пробијање линије фронта тенковским групама уз активну подршку авијације, након чега би уследило опкољавање непријатељских трупа и њихово уништење од стране снага другог ешалона пешадије. Важна улога додељена је војном извиђању и радио вези, што је омогућавало да се открију непријатељске снаге и ефикасно управља трупама.
Главни стратешки циљ плана Барбароса био је слом оружаних снага СССР-а, окупација европског дела совјетске државе и заузимање њених главних економских и политичких центара. Планирано је да се пораз Црвене армије изведе током летњег похода, уз коришћење снага првог ешалона. Било је у плану да се до јесени 1941. окупира европски део СССР-а и изађе на условну линију „Архангелск — Астрахањ” користећи снаге другог стратешког ешалона.
На крајњем северном крилу, армија „Норвешка” је требало да делује против трупа Лењинградског војног округа. Смештена на територији Финске, пријатељске Рајху, имала је задатак да нападне у два правца: на Мурманск и Кандалакшу — са циљем да заузме Мурманск, Карелију и блокира Мурманску пругу.
Група армија „Север” била је усмерена против трупа Балтичког специјалног војног округа, њен задатак је био да порази совјетске трупе у балтичким државама, заузме Лењинград, уништи Балтичку флоту и уједини се са финским трупама у области Неве и Свира. Заједно са немачким трупама на северном правцу било је предвиђено учешће две финске армије. На главном, западном правцу против трупа Западног специјалног војног округа требало је да делује група армија „Центар”, чији је задатак био да порази совјетске трупе у Белорусији и заузме Москву.
На јужном крилу будућег совјетско-немачког фронта против трупа Кијевског специјалног војног округа, група армија „Југ” је била предвиђена да заузме Украјину. Задатак немачке војске био је да притисну совјетске трупе до Дњепра, опколи их и уништи у рејону Кијева, а даље да напредује према Харкову и Ростову са накнадним излазом на Кавказ и резерве нафте у Грозном и Бакуу. Група армија „Југ” имала је у резерви мађарске и словачке трупе.
Немачка 11. армија у Молдавији, чија су крила обезбеђивале две румунске армије, требало је да делује против трупа Одеског војног округа. Главни задатак 11. армије била је окупација Молдавије, излаз на ушће Дњепра и заузимање Одесе, Николајева и Крима.
Укупно, 4.329.500 војника и официра, 4.364 тенка, 42.601 топ и минобацач, 4.795 авиона и до 100 ратних бродова било је концентрисано за учешће у операцији „Барбароса”. О озбиљности намера немачке команде и значају предстојеће операције сведочи чињеница да је у првом ешалону инвазије било концентрисано 77 % пешадијских дивизија, 90 % тенковских дивизија и 100 % авијације, а други ешалон је чинио само 12 % укупног броја трупа Немачке и њених савезника. На тај начин је Немачка своје главне снаге концентрисала против СССР-а.
„Поход на исток”, како га је нацистичко руководство назвало, није био само војни поход са циљем пораза оружаних снага СССР-а, како се то данас понекад представља, већ војно-политичка акција, рат за уништавање саме совјетске државе, њене војске и народа, и Вермахту — оружаним снагама Немачке — додељена је у томе не само војна, већ и политичка улога. О томе уверљиво сведочи низ (заправо злочиначких) наредби највишег војног врха. То су била наређења начелника Врховне команде Вермахта (ОКВ) генерал-фелдмаршала В. Кајтела „О примени војне јурисдикције у области Барбаросе и о посебним мерама трупа” од 13. маја 1941. „Директива о поступању с политичким комесарима” — „мисари” („наредба о комесарима”) од 6. јуна 1941. и директива „О поступању са совјетским ратним заробљеницима” од 8. септембра 1941. Прва од њих је заправо ослобађала немачке војнике и официре од кривичног гоњења за било какве злочине над совјетским цивилним становништвом и ратним заробљеницима. Друга је ставила ван закона политичке раднике Црвене армије, а заправо све комунисте у редовима армије, који су били подвргнути стрељању по хитном поступку на лицу места. Директива о ратним заробљеницима не само да је прекршила релевантну Женевску конвенцију, већ је директно прописивала услове за масовно истребљење совјетских ратних заробљеника ускраћивањем медицинске неге, исцрпљујућег режима исхране и стварањем предуслова за истребљење совјетских ратних заробљеника гладовањем, хладноћом и претешким радом.
Дакле, радило се о циљаном уништавању совјетских војних лица на националној и политичкој основи, а Вермахт је био средство за провођење те политике. Совјетско руководство је било свесно да нацистичка Немачка представља претњу и циљано је јачало одбрамбене способности земље. СССР је 1. септембра 1939. усвојио Закон о општој војној обавези. Совјетско-фински рат показао је присуство озбиљних проблема у Црвеној армији. Било је потребно брзо обучити нови командни и војнотехнички кадар, опремити војску најновијим врстама наоружања и опреме, развити и савладати нове тактичке методе. У пролеће 1940. године почела је војна реформа, осмишљена да повећа борбену способност Црвене армије до 1942. године. У оквиру реформе 1940–1941. прихваћени су и пуштени у производњу тенкови (Т-34, КВ), авиони (Јак-1, МиГ-3, Пе-2, Ил-2) и артиљеријски топови.
У пролеће 1941. године у западним војним окрузима био је спроведен низ мера у вези са мобилизацијом. Издато је наређење 8. марта 1941. да се резервисти позову на војну обуку, а 14. маја превремено су пуштени питомци војних школа. Истог дана, Генералштаб је издао наређење да се до 25. маја изради „План заштите државне границе” у западним војним окрузима. Дана 15. јуна 1941. наређено је да се отпочне извлачење трупа са места сталног размештаја у складу са планом заштите границе.
Према плану размештања, у случају непријатељског напада, армије првог ешалона, користећи снаге углавном стрељачких дивизија, ослањајући се на утврђена подручја Молотовљеве линије, требало је да зауставе или уђу у борбу против наступајућих јединица Вермахта, затим је требало извршити привлачење механизованих корпуса и оперативне резерве из оперативне дубине и уз активну подршку
авијације нанети контраударе и потиснути непријатеља преко државне границе, а увођењем у борбу армија другог стратешког ешалона покренути противнапад и развити га дубоко у непријатељску територију. У исто време, огромна већина немачких снага била је у првом ешалону, док је СССР имао 43 % дивизија распоређених у првом ешалону, 25 % у другом ешалону и 32 % у резерви у унутрашњости земље.
Руководећи се обавештајним подацима, Генералштаб Црвене армије је 21. јуна 1941. у 23.30 часова упутио пограничним војним окрузима Директиву бр.1 о довођењу трупа у пуну борбену готовост, а слично наређење од Народног комесаријата морнарице добиле су и снаге ратне морнарице.