在战争初期，面对德军的迅猛攻势，斯大林领导下的苏联因为准备不足而措手不及。然而苏军在1941年迅速重整装备，投入了新型战斗机和诸如-1和-34等新型坦克。此后两年，这些先进的武器装备以及不断完善的战略战术，不仅使得苏联扭转了不利局面，而且逐渐掌握了战争的主动权。而在战争初期，正是由于斯大林迟迟不愿相信希特勒会单方面撕毁1939年签订的《苏德互不侵犯条约》，才使得苏联在人员和物资上蒙受了巨大的损失。

1941年春，斯大林收到了许多有关德军正在苏联和波兰边境秘密集结的情报，但这些并没有引起他的重视。斯大林坚信德国不会背弃《苏德互不侵犯条约》，因而并没有提高安全戒备等级。他也许不愿激怒那位德国元首，抑或坚信希特勒不会在其西部还有英国人困扰的情况下在东部再发动一场战争，因为对于任何人而言，同时在两线作战，往往是自取灭亡。

在斯大林不以为然的那些情报中，有许多是关于德国正在改建和扩建穿越东欧一直延伸到苏联边境的公路和铁路的情况，这就是所谓的“奥托工程”（“奥托”代表“东方”），该项工程始于1940年10月1日，竣工于1941年5月10日，实际上是在为发动对苏联的战争作准备。

苏联情报系统

在日本东京，一个名叫理查德·佐尔格的德国共产党员，同时也是苏军情报系统的间谍，在战争爆发前四个月的时候获得了有关“巴巴罗萨”计划的可靠情报，并通知了苏联有关部门。

在德国和德国占领区，一个名叫“红色唱诗班”的大型情报及抵抗组织早在1938年就开始向莫斯科输送情报。尽管这个组织在1939年苏德签署《互不侵犯条约》时就已经表示不再与德国政府为难，它还是在德国突袭苏联前夕给了斯大林必要的警告。“红色唱诗班”在1941年德国对苏开战后重新活跃起来，并在不到一年的时间里发展成为拥有大约100人的通过无线电向苏联传送情报的组织。

这一系列行动的幕后主使者是一位名叫利奥波德·特雷珀尔的波兰籍犹太人，他居住在比利时，负责跟那些与纳粹持不同政见的德国人进行联系。特雷珀尔曾化名吉尔伯特。“红色唱诗班”有几名最重要的联络员，譬如在柏林纳粹空军总部工作的哈罗?舒尔茨－博伊森，他的祖父是著名的冯?蒂尔皮茨海军上将。另外一名联络员叫阿维德?哈奈克，他是一位著名神学家的侄子，妻子米尔德里德是美国人。1942年8月，德国反间谍机关逮捕了46名“红色唱诗班”无线电发报员，缴获了他们的设备。这些设备紧接着被纳粹党卫军特别行动队用来向苏联发送虚假情报。“红色唱诗班”的成员遭到严刑拷打，所有人最后都被德军吊死在柏林的监狱，而米尔德里德?哈奈克和其他妇女成员则被送上了断头台。特雷珀尔在法国被捕，在经受了几轮审讯后，他成功地逃脱了纳粹的魔掌。他在获得自由后飞往莫斯科，可就在这里，他被控与抓捕他的德国反间谍机关私通而再次被捕。在经过了10年的牢狱生活后，他在斯大林死后移居到以色列。

苏联红军

苏联红军主要由五部分构成：陆军（占79．3％）、海军（占5．8％）、空军（占11．5％）、国土防空部队和预备队。其中，比重最大的陆军主要分为五个兵种（步兵、坦克和机械化部队、炮兵、骑兵以及空中突击部队），以及一些为铁路、公路、工程、化学、防卫以及通信提供技术支援的后勤部队。

苏联红军中的步兵部队也被称为“步枪部队”，这反映出在苏联人的传统观念里，与纯粹的步兵相比较，步枪手占据着非常高的地位。1941年6月，步兵部队是陆军中规模最大的可以单独作战的部队，占前线军队总数的75％。在战争开始时，苏联红军共拥有303个师，其中88个师正在组建过程中，尚未具备战斗能力。此时，红军步兵部队大致可分为四类：178个基本的步兵师、18个山地步兵师、31个摩托化步兵师（组成机械化军）以及2个独立的摩托化步兵师。