ฮิตเลอร์ได้สั่งการให้เคลื่อนพลจำนวนสามล้านสองแสนนายไปยังชายแดนหน้าสหภาพโซเวียตเพื่อเตรียมตัวในการโจมตี, สั่งให้เริ่มปฏิบัติการณ์สอดแนมทางอากาศเหนือน่านฟ้าของโซเวียต และยังสั่งให้กักตุนเสบียงเป็นจำนวนมากในโปแลนด์ที่เยอรมนีได้มา กระนั้นการบุกสหภาพโซเวียตก็ยังเป็นที่แปลกใจสำหรับฝ่ายโซเวียตอย่างมาก ซึ่งความแปลกใจนี้ส่วนใหญ่มาจากความเชื่อที่มั่นคงของสตาลินว่าอาณาจักรไรค์ที่สามไม่น่าที่จะโจมตีประเทศของตนหลังจากที่เพิ่งเซ็นกติกาสัญญาโมโลตอฟ–ริบเบินทร็อพมาได้เพียงสองปีเท่านั้น สตาลินยังเชื่อด้วยว่ากองทัพนาซีคงจะจัดการสงครามกับเกาะบริเตนให้เสร็จเสียก่อนถึงจะเปิดสมรภูมิรบใหม่กับตน แม้ว่าจะมีคำเตือนหลายครั้งหลายคราวมาจากหน่วยข่าวกรองของเขา สตาลินก็ยังปฏิเสธที่จะเชื่อการรายงานทั้งหมด โดยเกรงว่าข้อมูลดังกล่าวอาจเป็นการปล่อยข่าวโคมลอยจากกองทัพอังกฤษ เพื่อที่จะจุดชนวนสงครามระหว่างนาซีและโซเวียต อีกทั้งการที่รัฐบาลเยอรมันออกมาช่วยทำการลวงสตาลิน โดยกล่าวว่า พวกเขาแค่กำลังเคลื่อนกำลังทหารให้ออกมานอกระยะของเครื่องบินทิ้งระเบิดของอังกฤษ และยังอธิบายเพิ่มเติมด้วยว่าพวกเขาพยายามจะหลอกรัฐบาลอังกฤษให้เชื่อว่ากองทัพนาซีกำลังจะบุกสหภาพโซเวียตอีกด้วย แต่ตามจริงพวกเขากำลังเตรียมตัวในการบุกเกาะบริเตนอยู่ต่างหาก และหลังจากเหตุการณ์หลาย ๆ อย่างที่สตาลินได้รู้ ทำให้การเตรียมตัวตั้งรับการโจมตีของเยอรมนีเป็นไปอย่างไม่จริงจัง อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตกรณีที่ ดร. ริชาร์ด ซอร์จ สายลับของโซเวียต ได้ให้ข้อมูลที่กล่าวถึงวันที่เยอรมนีจะบุกโซเวียตได้อย่างถูกต้อง รวมถึงอาร์น บัวร์ลิง นักถอดรหัสชาวสวีเดนที่ทราบวันที่เยอรมนีจะบุกก่อนที่โซเวียตจะทราบอีกด้วย

ปฏิบัติการณ์ลวงของเยอรมนีเริ่มขึ้นในเดือนเมษายน พ.ศ. 2484 (ค.ศ. 1941) โดยจุดประสงค์คือเพิ่มมูลความจริงให้ตรงกับคำอ้างของเยอรมนีว่าเกาะบริเตนคือเป้าหมายที่แท้จริง ปฏิบัติการณ์ดังกล่าวคือปฏิบัติการณ์ไฮฟิสก์ และปฏิบัติการณ์ฮาร์พูน โดยทั้งสองปฏิบัติการณ์จำลองว่าการเตรียมตัวบุกเกาะบริเตนเริ่มขึ้นในประเทศนอร์เวย์, ชายฝั่งตามแนวช่องแคบอังกฤษและแคว้นเบรอตาญในฝรั่งเศส ประกอบกับการอ้างเหตุผลเกี่ยวกับการสะสมกำลังดังที่ระบุไว้ข้างต้น รวมถึงการปฏิบัติการณ์ระดมกำลังเรือรบ, ปฏิบัติการณ์สอดแนมทางอากาศและการฝึกซ้อมภาคสนาม ถูกจัดขึ้นเพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือยิ่งขึ้นไปอีก โดยแผนการบุกจริง ๆ ถูกจัดขึ้น และปล่อยให้ข้อมูลสามารถรั่วไหลได้บางส่วน

แต่เยอรมันมีปัญหาในการคิดยุทธวิธีที่จะรับประกันว่ากองทัพนาซีจะสามารถยึดสหภาพโซเวียตได้สำเร็จ โดยที่ฮิตเลอร์, กองบัญชาการสูงสุดแห่งเวร์มัคท์ และผู้บัญชาการระดับสูงอีกหลาย ๆ คนมีแนวคิดที่ขัดแย้งกันเกี่ยวกับแผนกลยุทธที่จะใช้ในการโจมตีสหภาพโซเวียต และจุดประสงค์หลักของยุทธการควรเป็นเช่นใด กองบัญชาการกองทัพบกเสนอว่าควรเคลื่อนพลตรงไปยังเมืองหลวงมอสโก แต่ฮิตเลอร์นั้นต้องการที่จะให้กองทัพเคลื่อนทัพไปยังยูเครนที่อุดมสมบูรณ์และดินแดนบริเวณทะเลบอลติกเสียก่อนที่จะเคลื่อนพลไปยึดมอสโก การโต้แย้งที่เกิดขึ้นทำให้แผนการในการส่งกำลังบำรุงต้องหยุดชะงัก และทำให้การบุกล่าช้าไปอีกถึงหนึ่งเดือนกว่า ๆ ตามกำหนดการการบุกในเดือนพฤษภาคม

กลยุทธสุดท้ายที่ฮิตเลอร์และนายพลของเขาร่วมกันวางขึ้นคือการแบ่งกองกำลังออกเป็นสามกลุ่มกองทัพโดยแต่ละกลุ่มกองทัพถูกจัดให้ยึดภูมิภาคที่กำหนดไว้รวมถึงเมืองใหญ่ ๆ ในสหภาพโซเวียต เมื่อการบุกสหภาพโซเวียตเริ่มต้นขึ้น จะแบ่งแนวทางการบุกออกเป็นสามทางโดยเคลื่อนพลไปตามเส้นทางที่เคยถูกบุกในประวัติศาสตร์ (อ้างอิงตามการบุกราชอาณาจักรรัสเซียของนโปเลียน โบนาปาร์ต) กลุ่มกองทัพเหนือถูกมอบหมายให้เคลื่อนพลผ่านดินแดนรอบทะเลบอลติก แล้วจึงเคลื่อนไปยังรัสเซียตอนเหนือ โดยทำการยึดหรือทำลายเมืองเลนินกราด (เมืองเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กในปัจจุบัน) ส่วนกลุ่มกองทัพกลางถูกมอบหมายให้มุ่งหน้าตรงไปยังเมืองสโมเลนสค์ แล้วทำการยึดมอสโก โดยต้องทำการเคลื่อนพลผ่านประเทศเบลารุสในปัจจุบันและผ่านภูมิภาคกลางแถบตะวันตกที่สาธารณรัฐสังคมนิยมรัสเซียครอบครองอยู่ และกลุ่มกองทัพใต้จะต้องเปิดการโจมตีในส่วนที่เป็นใจกลางของยูเครนที่เป็นศูนย์กลางทางเกษตรกรรมและประชากรอาศัยอยู่หนาแน่น โดยยึดเมืองเคียฟ ก่อนที่จะเคลื่อนพลมุ่งไปทางทิศตะวันออกผ่านทุ่งหญ้าสเตปปส์ในรัสเซียตอนใต้ไปยังแม่น้ำโวลกาและเทือกเขาคอเคซัสที่อุดมไปด้วยน้ำมันดิบ