Резко увеличилась численность Вооруженных Сил: с 1513 тыс. чел. к началу 1938 до 4207 тыс. чел. к началу 1941. За 2 предвоенных года было вновь сформировано 125 дивизий. Всего к началу войны в составе сухопутных войск насчитывалось 303 стрелковых, танковых, моторизованных и кавалерийских дивизии. Однако ни одно соединение не было укомплектовано по полному штату; часть дивизий находилась в стадии формирования. ВМФ имел в строю 3 линкора, 7 крейсеров, 59 лидеров и эсминцев, 218 подводных лодок, 269 торпедных катеров, 2581 самолёт и свыше 1 тыс. орудий береговой артиллерии.
Развёртывание Вооруженных Сил увеличило потребность в командных кадрах. В 1941 в СССР было 203 (в 1938—75) военных училища Красной Армии и ВМФ, 19 военных академий и 10 военных факультетов при гражданских вузах (в 1939 соответственно 14 и 6), 7 высших училищ ВМФ. Однако полностью укомплектовать вновь развёрнутые соединения командными кадрами не удалось, так как потребность намного превышала наличный состав. Советские офицеры в своём большинстве (около 80%) были коммунистами и комсомольцами, обладали высокими морально-политическими и боевыми качествами. Однако значительная часть старшего и высшего командного состава не была в должной мере подготовлена к руководству войсками, что было связано с недостатком боевого опыта в ведении крупных операций в условиях современной войны, а также с серьёзным ослаблением командных кадров ввиду необоснованных репрессий в результате нарушений социалистической законности в 1937—38. Личный состав Вооруженных Сил был беспредельно предан своей социалистической Родине. Численность коммунистов с 1939 до середины 1941 выросла в 3 раза и составляла к началу войны около 561 тыс. чел.
Учитывая поступавшие сведения о подготовке фашистской Германии к нападению на СССР, ЦК ВКП (6) и СНК потребовали от военного ведомства ускоренного проведения мероприятий по повышению боеспособности Вооруженных Сил. Весной 1941 Генштаб совместно со штабами военных округов и флотов разработал новый план обороны государственной границы. В начале июня был начат учебный сбор, по которому в армию и на флот было призвано 755 тыс. чел. приписного состава, 38,5 тыс. чел. направлялось в укрепленные районы приграничных округов. В мае — июне началась передислокация ряда дивизий и корпусов приграничных округов ближе к границе, а также выдвижение на запад войск из внутренних военных округов; командование приграничных округов получило указание начать строительство фронтовых командных пунктов и форсировать строительство укрепленных районов, а 14—19 июня — вывести фронтовые и армейские управления на полевые пункты. Флоты и флотилии получили указания повысить боевую готовность. Однако многие из этих важных мероприятий были начаты слишком поздно и завершить их к началу войны не удалось. Одной из причин такого положения был просчёт И. В. Сталина в оценке военно-стратегической обстановки и возможного времени нападения фашистской Германии на СССР. Сталин рассчитывал оттянуть столкновение с гитлеровской Германией путём дипломатических переговоров и опасался дать ей предлог для нападения.
Западные границы СССР прикрывали Ленинградский, Особые Прибалтийский, Западный, Киевский, а также Одесский военные округа, на базе которых в первые дни войны были развёрнуты Северный, Северо-Западный, Западный, Юго-Западный и Южный фронты, которыми командовали (соответственно) генерал-лейтенант М. М. Попов, генерал-полковник Ф. И. Кузнецов, генерал армии Д. Г. Павлов, генерал-полковник М. П. Кирпонос, генерал армии И. В. Тюленев. Морские рубежи Родины на З. обеспечивали: Северный, Краснознамённый Балтийский, Черноморский флоты, Пинская и Дунайская военные флотилии, которыми командовали (соответственно) контр-адмирал А. Г. Головко, вице-адмирал В. Ф. Трибуц, вице-адмирал Ф. С. Октябрьский, контр-адмирал Д. Д. Рогачёв, контр-адмирал Н. О. Абрамов.
Войска указанных округов и личный состав флотов должны были отразить удары врага, прикрыть мобилизацию, стратегическое сосредоточение и развёртывание главных сил Красной Армии. Они насчитывали 170 дивизий и 2 бригады (2,9 млн. чел.), 1540 самолётов новых типов и значительное количество самолётов устаревших конструкций, 34 695 орудий и миномётов (без 50-мм ), 1800 тяжёлых и средних танков (в том числе 1475 новых типов) и значительное количество лёгких танков устаревших конструкций. При этом из 170 дивизий 144 имели по 8 тыс. чел., 19 — от 600 до 5 тыс. чел., 7 кавалерийских дивизий по 6 тыс. чел., в то время как все вражеские дивизии были укомплектованы полностью (от 14 до 16,8 тыс. чел.). Противник превосходил советские войска: по личному составу — в 1,8 раза, по средним и тяжёлым танкам — в 1,5 раза, по боевым самолётам новых типов — в 3,2 раза, по орудиям и миномётам — в 1,25 раза. На направлениях главных ударов враг создал ещё более значительное превосходство в силах и средствах.
К моменту нападения противника войска западных приграничных округов не были приведены в боевую готовность и, не закончив стратегического развёртывания, оказались рассредоточенными на фронте в 4,5 тыс. км и более чем на 400 км в глубину. Особенно тяжёлые последствия повлекло запоздание с приведением в полную боевую готовность тех войск приграничных военных округов и гарнизонов укрепленных районов, которым предстояло вступить в сражение сразу же после нападения противника. Большинство войск продолжало находиться в пунктах постоянного расквартирования, в лагерях или в пути. Укомплектованность их не превышала 60—70% от штатов военного времени; они не имели развёрнутых тылов, достаточного количества частей и средств связи, инженерных подразделений и транспорта. Артиллерия многих стрелковых дивизий и зенитные средства находились на полигонах; сапёрные части — в инженерных лагерях; не хватало боеприпасов, горючего и др. материальных средств. Ответственность за недостаточную боеготовность войск в известной мере ложится на Наркомат обороны (Маршал Советского Союза С. К. Тимошенко) и Генштаб (генерал армии Г. К. Жуков).
Мощным ударным группировкам врага на фронте от Баренцева до Чёрного морей противостояли пограничные войска (47 сухопутных и 6 морских пограничных отрядов, 9 отдельных пограничных комендатур и 11 полков оперативных войск НКВД — всего около 100 тыс. чел.), а также находившиеся вблизи границы, но не развёрнутые в боевые порядки стрелковые дивизии первых эшелонов армий прикрытия. В 00 час. 30 мин. 22 июня 1941 во все приграничные округа была передана директива, которая требовала в течение ночи занять укрепления на государственной границе, привести все войска в боевую готовность, рассредоточить авиацию по полевым аэродромам. Но этот приказ дошёл до войск слишком поздно.
В таких крайне невыгодных условиях советские войска вступили в войну с сильным и опытным врагом, в распоряжении которого находились экономические ресурсы почти всей Западной Европы (по основным видам промышленного производства фашистская Германия с оккупированными и союзными странами почти вдвое превосходила СССР), заблаговременно отмобилизованная и сосредоточенная армия.
В советской литературе принята следующая периодизация В. О. в.: первый период (22 июня 1941—18 ноября 1942) — летне-осенняя кампания 1941 (июнь — ноябрь), зимняя кампания 1941—42 (декабрь 1941 — апрель 1942), летне-осенняя кампания 1942 (май — ноябрь); второй период (19 ноября 1942 — конец 1943) — зимняя кампания 1942—43 (ноябрь 1942 — март 1943), летне-осенняя кампания 1943 (апрель — декабрь); третий период (январь 1944 — 9 мая 1945) — зимняя кампания 1944 (январь — май), летне-осенняя кампания 1944 (июнь — декабрь), кампания 1945 (январь — май). Война СССР против империалистической Японии (9 августа — 2 сентября 1945) явилась непосредственным продолжением и важной составной частью В. О. в.; эта особая кампания (Советско-японская война 1945) в то же время была главным событием последнего периода 2-й мировой войны.
Первый период войны (22 июня 1941— 18 ноября 1942). Летне-осенняя кампания 1941. На рассвете 22 июня 1941 фашистская Германия, вероломно нарушив договор о ненападении, внезапно для советских войск начала военные действия против Советского Союза. Её авиация нанесла массированные удары по аэродромам, ж.-д. узлам, военно-морским базам, местам расквартирования военных частей и многим городам на глубину 250—300 км от государственной границы. После артиллерийской подготовки в пределы СССР вторглись главные силы немецко-фашистской армии. Одновременно в войну против СССР вступили Румыния и Италия (итальянские войска начали боевые действия с 20 июля) и несколько позже Финляндия (26 июня) и Венгрия (27 июня). Первыми удар врага приняли дивизии, расположенные вблизи границы, и пограничные войска. На всём фронте развернулись ожесточённые сражения. Внезапный удар врага и быстрое продвижение его танковых и моторизованных войск нарушили управление советскими войсками. Войска приграничных военных округов понесли значительные потери. Советская авиация за первый день войны потеряла около 1200 самолётов (в том числе авиация Западного военного округа — 738), причём большая часть была уничтожена на аэродромах, не успев вступить в бой. Соотношение сил и средств ещё более изменилось в пользу противника, его превосходство, особенно в воздухе, стало подавляющим. Налёты вражеской авиации привели к тяжёлым потерям в войсках ещё до подхода их к фронту. В упорных приграничных сражениях 1941 в районах Либавы (Лиепаи), Перемышля, Луцка, Брод, Ровно, Дубно и др. советские войска проявили исключительное мужество, отвагу и самоотверженность. Их контрудары нанесли противнику серьёзные потери и примерно на неделю задержали его продвижение на юго-западном направлении. Как великий образец патриотизма и героизма советских людей вошла в историю оборона Брестской крепости .
