El 22 de junio de 1941, Alemania invadió la Unión Soviética, incluso cuando Inglaterra no había sido derrotada. Hitler, convencido de la debilidad del Estado soviético a quien consideraba como un gigante con los pies de barro, creía que el pueblo soviético se volvería contra Iósif Stalin, y la invasión concluiría antes del invierno, y prohibió a sus generales pensar de otra manera.27 De esta forma, un día antes de la invasión, unos tres millones de soldados alemanes esperarían el inicio de la mayor operación militar hasta la fecha, distribuidos desde Finlandia hasta el mar Negro.28 Unos 950 000 soldados de otras naciones aliadas de Alemania acompañaban a los alemanes. Estas tropas, de inferior calidad militar, peor armadas, de baja moral combativa y menos fanatizadas, desempeñarían un papel clave en el desastre alemán en Stalingrado, un año y medio después.
En diciembre de 1941 era evidente que el rumbo de la guerra en la Unión Soviética no era el que el Alto Mando Alemán había planeado, debido a que Leningrado y Sebastopol continuaban resistiendo el cerco en el norte y el sur respectivamente,29 y la ofensiva contra Moscú había llegado a un punto muerto. Entonces, inesperadamente, los alemanes se encontraron con una gran contraofensiva soviética desde la capital rusa y tuvieron que afrontar el hecho de que, a pesar de haber aniquilado y capturado a cientos de miles de soldados del Ejército Rojo en los últimos meses, pactando la no agresión con Tokio, el Alto Mando Soviético había encontrado reservas suficientes en las resistentes tropas siberianas para emprender una poderosa contraofensiva. Tardíamente, los invasores comprenderían que aparentemente las reservas enemigas eran «inagotables».
Habiendo fracasado en capturar Moscú, Hitler se centró entonces en tomar los pozos petrolíferos del Cáucaso. A pesar de no contar con la aprobación de sus generales, Hitler se empeñó en capturar estos yacimientos, e incluso les reprendió, acusándolos de no saber nada de economía de guerra.30 La Operación Azul, como se denominó la campaña alemana en el sur de la Unión Soviética, tenía como objetivo la captura de puntos fuertes en el Volga primero y, posteriormente, el avance sobre el Cáucaso.