1940年夏，希特勒在取得对法国的战争胜利后，进攻苏联的议案又提上日程。希特勒进攻苏联的想法由来已久。早在20年代，他在自传《我的奋斗》一书中他清楚表示德国人民必须追求所谓的“生存空间”—亦即土地和原料，而这个生存空间应该能在东欧找到。纳粹的政策指定了，俄罗斯和其他斯拉夫民族的人应该加以杀害、驱逐出境、或奴役之，因为他们认为这些都属于下等民族，而那些土地应该让给德国人民居住。计划中这些地区的都市人口会经由饥荒加以彻底灭绝，以剩余的农产品养活德国人，并改由德国人居住，尽管希特勒也说德国会与那些愿意支持他们的俄国人“一同合作”。德国的意识形态理论家阿尔弗雷德·罗森堡认为斯拉夫民族也是属于雅利安人，提出建议应该将攻克的苏联领土依照以下形式划分行政区：
奥斯兰（Ostland）──波罗的海国家和白俄罗斯
乌克兰──乌克兰和邻近疆土
高加索──南俄和高加索地带
土耳其斯坦──中亚国家领土
在德国和苏联于1939年联手侵吞波兰之前，两国便签订了《莫洛托夫—里宾特洛甫条约》。表面上这是一个互不侵犯的条约，借由分割波兰等国家来划分德苏两国的边界，在条约中波罗的海三国乃至芬兰被划分为苏联的“影响范围”，这个条约震惊了全世界，因为两国长期以来一直对彼此抱持敌意，而且两国的意识形态也完全相反。由于这项条约，纳粹德国和苏联之间展开了大量的外交关系和贸易，苏联提供石油和原料给德国，而德国则提供高科技给苏联。尽管这项条约的签订，两国仍然对彼此的一举一动抱持强烈猜疑心，不久后这段短暂的和平关系便以战争的彻底爆发告终。
希特勒一直希望攻克西俄以剥削当地的斯拉夫人。因此他签订这项条约只是为了短暂的方便。再加上希特勒和斯大林两人都对攻克领土抱有极大野心，而双方的意识形态差距则导致最终的冲突爆发。斯大林在国际上的恶劣名誉给了纳粹德国进攻苏联的理由，同时也增加了德国对于胜利的信心。在1930年代后期，斯大林在大清洗里杀害和囚禁了数百万计的人民，包括大量具备经验和能力的红军军官和战略家，导致红军的战力和领导力大为衰退。纳粹也不断的宣传苏联政权的残暴，并且瞄准斯拉夫民族作为主要宣传对象。
三国同盟条约的签订是导致苏德分裂的最后因素。在德国于意大利和日本签订条约之后，苏联也表示希望成为轴心国的一部分。在经过两天于1940年11月12—14日在柏林的商议后，德国正式向苏联提出了加入轴心国的条件，而苏联则在11月25日提出了一份修正的版本，然而从此德国没有再进行回复。随着苏联加入轴心国的前景越来越小，两国在东欧的利益冲突也日渐明显，尽管他们在1941年1月还会针对边界和贸易上做出一次小的协定，然而战争已经不可避免。
斯大林的名声使得纳粹德国在发动这场战争上获得了某些正当性，而且也让希特勒对德军的胜利有相当信心。斯大林在大清洗中杀害了无数红军的基层和资深军官，导致红军整体的脆弱和无能。在针对斯拉夫人进行的宣传上德国一直强调苏联政权的残暴，同时也宣传红军正在准备攻击德国，并主张他们先行的攻击只不过是先发制人的举动罢了。
巴巴罗萨作战主要是希特勒自己所构思的。一些军事和外交人员也曾劝告希特勒，应该先解决大英帝国后才开辟对苏战场较为妥当，但大多数德军的参谋幕僚都同意这场侵略应该在某个必要的时间点发起。希特勒的决策通常与德军将领的建议相反，但直到那时为止，德军在希特勒的战略下已经达成了一连串原本被认为不可能达成的辉煌胜利，希特勒也自认为是政治和军事上的天才。在那段时间里，希特勒的骄傲和大胆、加上德军的精良训练，在不费多少功夫下便赢得了莱茵河、奥地利、捷克的苏台德地区，接着又攻下波兰、丹麦和挪威，每场战役几乎都顺畅无阻。接着他又迅速经由马奇诺防线北方的卢森堡进攻法国，以包围战术歼灭了大规模的同盟国部队，并继续向南进攻直到瑞士边界。北边遭受包围的同盟国部队最后经由敦刻尔克撤离，英军被彻底逐出法国，但英国依靠着其海军和空军的优势而免受侵占。在无法逼使英国投降、同时也缺乏海军和战略轰炸部队的情况下，希特勒遂决定将目标转往东方。他相信只要苏联被击垮了，英国也不可能再支撑下去。希特勒对他在西欧的惊人胜利感到自负，同时红军在1939—1940年间侵占芬兰未遂的冬季战争也向全世界显现了当时红军内部的腐化和战力低落。希特勒认为苏联内部已经腐败，只要数个月便能取得胜利，也因此不需准备冬季的配备，这在后来成为德军受挫的主因之一：
纳粹的整个政策都是为了依照地缘政治学的生存空间概念彻底摧毁苏联的政治实体，以替未来的“雅利安”世代准备发展的环境。在1940年的春季，德国战争机器的资源缺乏问题开始越来越严重，而德国与苏联在巴尔干半岛的利益冲突也开始浮现，这使得侵略苏联逐渐成为希特勒唯一的未来途径，尽管德军将领们也曾跟希特勒说过，占领整个俄罗斯西半部对于德国战争机器运作来说是利大于弊。
希特勒预估攻占苏联会有以下好处：
当苏联被击败后，解除动员的大量士兵便能补充德国产业界的劳工短缺现象。
乌克兰可以提供大量便宜的食品。
占领苏联将可以拥有大量的奴隶劳动力，将能大为改善德国在地缘战略上的处境。
击败苏联将能进一步孤立大英帝国
德国的战争机器非常需要更多石油，而只有在攻占苏联的巴库产油区后才能达成此目标。
希特勒在1940年12月5日收到了德军对入侵苏联的计划，并且全部批准，预期在1941年5月开始进行。在12月18日希特勒签下了“21号指导”，要德军最高统帅部准备“快速的击倒苏联”，并且制定侵略的预定时间为1941年5月15日。巴巴罗萨计划假设的是德国国防军可以在短期间内消灭红军道加瓦河和第聂伯河以西的大多数步兵师，事后证明尽管德军的确消灭了原先在此地区的苏联红军数量，苏联红军不断从后方增援的雄厚兵力导致了这种假设的失败。
为了准备发起攻击，希特勒将320万人调遣至德苏边界，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。到了1941年2月德军已在罗马尼亚—苏联边界部属了680，000人。即使进行了如此庞大的准备过程，苏联依然没有预料到德军的意图，在战争爆发时完全措手不及。这主要是因为斯大林坚信第三帝国不可能在《莫洛托夫—里宾特洛甫条约》签订不到两年内便发起攻击，他也坚信德国会等到拿下英国后才会开辟新的战场。尽管苏联情报部门已经多次发出战争逼近的警告，斯大林依然拒绝改变心意，认为这是英国故意设计要让苏联和德国开战的假情报。德国政府也助长了这种骗局，向斯大林透露德军的调动只是为了远离英国轰炸机的航程。德国甚至向苏联解释他们故意要让英国以为他们正准备进攻苏联，而事实上他们正在准备进攻苏联的军队和物资。因此，直到战争爆发前斯大林都没有认真准备应付德军的可能入侵。应该注意到的是，潜伏德国的共产主义间谍理查德·佐尔格在战争爆发前便已向斯大林透露准确的进攻发起日期，但这项情报也没有获得重视。德国还在1941年4月发起了一连串佯装进攻英国的作战，假装正在挪威聚集部队。这些行动配合了大张旗鼓的海军舰只聚集、飞行勘测、和演习行动，并且还故意透露虚构的入侵计划细节。
同时期德军军事计划人员开始研究拿破仑在侵略俄罗斯战争中的失败，他们推估苏联红军无法在侵略开始后大规模的向俄罗斯内地撤退，因为他们认为斯大林无法在政治上和军事补给上抛弃波罗的海国家、乌克兰等地。
但在侵略苏联的计划和主要目标的设计上，希特勒则与国防军最高统帅部以及许多高阶将领意见分歧，最高统帅部认为应该直接攻往莫斯科，而希特勒则认为应该先夺取乌克兰和波罗的海地区的丰富资源后才转向莫斯科。希特勒认为莫斯科是“不重要的”，他认为重点应该在于消灭莫斯科以西的红军主力。在计划上的争论导致准备入侵的后勤规划延缓，与原本计划设定的5月延缓了整整1个月。
最后希特勒与高阶将领们取得的共识是：将入侵部队分为三个集团军群，各自攻占特定的地区和大城市，分为： 北方集团军群（由威廉·里特尔·冯·勒布元帅指挥）
第16集团军（由恩斯特·布施指挥）
第4装甲集团军（由埃里希·赫普纳指挥）
第18集团军（由格奥尔格·冯·屈希勒指挥）
第1航空舰队（由阿尔弗雷德·凯勒指挥）
目标：在1000多架飞机的掩护下，由东普鲁士出发，经德文斯克、奥斯特洛夫，穿越苏联中西部（今白俄罗斯）地区占领或摧毁列宁格勒，总兵力为29个师： 中央集团军群（由费多尔·冯·博克元帅指挥）
第4集团军（由京特·冯·克鲁格指挥）
第2装甲集团军（由海因茨·古德里安指挥）
第3装甲集团军（由赫尔曼·霍特指挥）
第9集团军（由阿道夫·斯特劳斯指挥）
第2航空舰队（由阿尔贝特·凯塞林指挥）
目标：在1600多架飞机的掩护下，由华沙以东出发，经布列斯特、明斯克、斯摩棱斯克进攻莫斯科，总兵力为51个师： 南方集团军群（由伦德施泰特元帅指挥）
第17集团军（由卡尔-海因利希·冯·史图尔普纳格指挥）
第1装甲集团军（由保罗·路德维希·埃瓦尔德·冯·克莱斯特指挥）
第11集团军（由欧根·里特尔·冯·朔贝特指挥）
第6集团军（由瓦尔特·冯·赖歇瑙指挥）
第4航空舰队（由亚历山大·罗尔指挥）
目标：在1400多架飞机的掩护下，攻往人口密集的农业心脏地带—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，总兵力为63个师： 1940年代初期的苏联从各方面来说都是不可小觑的。苏联在1930年代的快速工业化使得工业生产量提升至世界第二，仅次于美国，而与德国并驾齐驱。军事配备的生产同样快速增加，在战争爆发前经济已经转向军事生产的方向。在1930年代早期红军也发展出一套现代化的作战理论，并在1936年将其颁布为全军的作战原则。
苏联从1939年至1941年的军队发展 1939年1月1日 1941年6月22日 1941/1939 % 师级部队 131.5 316.5 240.7 总人数 2，485，000 5，774，000 232.4 火炮 55，800 117，600 210.7 坦克 21，100 25，700 121.8 飞机 7，700 18，700 242.8 1941年，在德军的秘密调度下，苏德边界的苏联部队数量已经被德军所超越。不过在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。除此之外，苏联大规模的军事动员使得红军的人数一直稳定增加，使苏联能够投入比德国更多的部队至前线。由于两方的兵力都变动不定，整体上来说1941年的战役两方的兵力是势均力敌的。
而在一些武器的对比上苏联则有许多优势。在坦克上红军的优势特别明显，红军拥有的坦克总数高达23，204台，其中有12，782台分布在西俄的5个军区（其中3个直接面对德苏前线）。而德国国防军拥有的坦克总数约为5，200台，其中只有3，350台参与了对俄作战。这使得红军与德军在可用坦克数量上的差距高达4：1。苏联还拥有当时世界上最先进的T-34坦克，和速度最快的BT-8坦克。苏联也拥有压倒性的火炮数量优势，122mm的A-19火炮甚至可以说是当时世界上最好的火炮。最先进的苏联坦克在刚开战时数量并不多，不过，在1941年的前半年，苏联军事机器所生产的100%的坦克和87%的战机都已经属于现代的设计。
然而，德国空军和陆军却有着极为精良的训练和经验，在质量上的优势大幅抵销了苏联的数量优势。再加上大量具备经验的红军军官和指挥官在大清洗（1935—1938）期间被斯大林所杀害，三分之一的红军军官和几乎全部的高阶将领都被处死或流亡至西伯利亚，改以大批具备“政治经验”却毫无作战经验的军官替代。五名元帅就有三名遭处决，三分之二的军团和师指挥官也遭遇相同下场。总共加起来，被处决的红军领导人高达了30，000人。这造成了红军内部充斥大量年轻而训练贫乏的军官；举例而言，在1941年，红军的军官里有75%尚未任职超过1年。红军军团指挥官的平均年龄比德军师指挥官的平均年龄少了整整12岁，这些军官在战场上往往缺乏积极行动的意愿，而且很大一部分根本没有能力胜任其职位。
大多数苏联单位在战争爆发时都保持和平时期的状态，这也可以解释为何苏联空军的战机都紧密排列在跑道旁（而非疏散开来），而被德国空军的轰炸部队轻易摧毁。苏联空军一直到战争爆发前都被禁止攻击德国的侦查飞机，而任由大量德军侦查飞机进入苏联领空勘测。苏联空军虽然拥有数以千计的战机，但大多都极为老旧，例如I-15和I-16，而先进的机型如米格飞机和拉沃契金则数量稀少。很少战机拥有无线电，拥有无线电的战机也极常故障，而缺乏讯息加密的设备则让德军得以轻易窃听。同时苏联飞行员的空战经验和技术都极为落后。
红军部队的部署相当疏散而且未经准备，部队之间往往无法互相联系，而且也缺乏运输工具把有效战力集合起来。虽然红军有非常多先进的火炮，但这些火炮很多都没有配备弹药。火炮单位同样缺乏运输工具而无法迅速部署。坦克单位数量庞大且装备良好，但却极为缺乏经验和后勤支援，维修保养的水平也非常差劲。坦克单位往往被草率的送上战场，而没有任何燃油、弹药、或人员补给的安排。通常在经过一次作战后坦克便毁坏或报销了。
在战前，苏联的宣传机器总是不断宣传红军的强大，宣称任何针对苏联的侵略都会被轻易击退。
斯大林刚愎自用的个性使他无法接受任何逆耳的属下建议，加上他对于互不侵犯条约的盲目信心，在1941年初他越来越高估苏联的实力。在1941年春季，斯大林的情报机关不断的发出德国即将展开侵略的警告，但都没有被斯大林重视。尽管斯大林和其幕僚也意识到攻击的可能性，但由于斯大林对于红军实力的迷信，苏联决定避免挑衅希特勒。这一连串的错误造成的后果是开战时苏联边界的部队都没有进入警戒状态，甚至在遭受攻击时也必须先向高层请求许可才准许反击，虽然苏联在4月10日开始实行局部的警戒，但这在德军攻击展开时根本没有发挥作用。斯大林也拒绝彻底动员军队。
在当时，41%的红军基地集中于接近边界不到200公里的地方，依据红军的指令，燃料、装备、火车等等也大量被囤积在那里。然而，由于红军在战术理论上进行的草率更动，这些部队的战力被大为减弱。原本苏联在1938年开始采用的战术是：以标准的线状防守战线紧连其他国家，步兵部队会在防线上堀壕架构坚强的防御工事，而坦克则会配合步兵行动以提供支援。但1940年法国战役的结果引起极大震撼，当时在世界上规模排名第二的法国陆军（第一为红军），在不到6周内便被德军彻底击败。苏联对此结果进行了分析，但分析的资料并不全面，分析结果认为法国的崩溃是因为过度依靠战线防守而缺乏装甲部队支援所造成的。苏联决定不再重蹈覆辙，遂取消了堀壕防守的战术，改采将步兵部队集中为大规模机动队伍的战术。所有的坦克都被集中至31个庞大的机械化军团，宣称这样一来每个军团都会比德军的装甲军大（不过直到战争爆发很少有军团达成这种规模）。苏联所预测的情况是：一旦德国发起攻击，德军先锋的装甲部队便会被机械化军团所切断和歼灭，接着机械化军团会和步兵部队一同歼灭剩余的德军步兵。而南方的乌克兰地区则驻扎了大量的部队，准备在战争爆发后对德军进行战略包围：在摧毁德军南方集团军后则朝北攻占波兰，包围德军的中央集团军和北方集团军，包围圈里的德军不久后就会被彻底歼灭，如此一来纳粹德国将必败无疑。
1941年6月22日德苏边界的力量对比 德军和同盟 苏联红军 对比 师 181 167 1.08：1 人员 550万 290万 1.90 ： 1 火炮 47，200 32，900 1.43 ： 1 坦克 4，300 14，200 0.30 ： 1 飞机 5，000 9，200 0.54 ： 1 俄国历史学家Mikhail Meltyukhov则提出一份不同的版本： 德军和同盟 苏联红军 对比 师 166 190 0.87 ： 1 人员 4，306，800 3，289，851 1.3 ： 1 火炮 42，601 59，787 0.7 ： 1 坦克（包括突击炮） 4，171 15，687 0.27 ： 1 飞机 4，846 10，743 0.45 ： 1 在德军侵略苏联之后，纳粹德国宣称红军在那之前便有系统的计划要侵略他们，也因此这场战争只是先发制人的攻击罢了。在战争结束后许多德军领导人也提出了这点，例如威廉·凯特尔。
前格鲁乌情报官，后来成为历史学家的维克多·苏沃洛夫是将苏联侵略计划公诸于世的重要人物之一，他在Icebreaker一书里主张斯大林的计划是先让希特勒与欧洲各国自相残杀之后，再由苏联大幅侵略欧洲。他主张斯大林是依据此一长远计划下才跟希特勒进行合作，尽管同时期红军的扩军和备战都显示他们正在准备“解放欧洲”。苏沃洛夫认为巴巴罗萨是纳粹德国为了先发制人而对苏联红军在边界集中的部队进行的攻击，其他支持苏联先发攻击论的历史学家如Mikhail Meltyukhov则否定此说，认为双方都在事前准备进行攻击，而不是回应对方的军队部属。
自从此理论被提出以来，被发掘出的证据包括了朱可夫提出的先发攻击计划蓝图，而且此蓝图还被亚历山大·华西列夫斯基与尼古拉·费多罗维奇·瓦图京所批准。朱可夫的计划中包含了秘密的红军动员，以训练为借口在边界大量部属军队，以期在攻击开始之后切断德国与其盟国如罗马尼亚的连结，借此中断德国的石油供给。
虽然苏联先发侵略论在许多国家收到了广泛注意 ，而且也受到大量冷战后俄罗斯历史学家的支持，不过西方历史学家还没有彻底接受此一说法。
1941年的6月14、16、17和18日，莫斯科连续接到几份高级情报。情报提供了德军“巴巴罗萨”计划的详细情况，其中包括进攻的日期，以及德国三个方面军坦克的精确数量，甚至连集团军高级将领的姓名都完整无缺。这些情报详尽到令苏联人不敢相信的程度，情报的提供者是一个叫勒斯勒的德国人。
