В июле 1940 г. в германском генштабе началась разработка конкретного плана войны против СССР, и уже 18 декабря 1940 г. Гитлер утвердил директиву, согласно которой вооруженным силам предписывалось «разбить Советскую Россию в кратковременной кампании еще до того, как будет закончена война против Англии (вариант “Барбаросса”)». По «оптимистическим» прогнозам, кампания могла быть успешно завершена за 1,5–2 месяца, по «более осторожным» — за 4–5. Во всяком случае, войну планировалось закончить в 1941 г. до наступления зимы. Ставка делалась на уничтожение СССР и радикальное сокращение его населения от военных действий, голода и насильственного выселения на восток от линии Астрахань — Волга — Архангельск. Гитлеровцы рассчитывали, что сопротивление нашествию можно ослабить путем выдвижения лозунга освобождения советских людей от «угнетательской», чуждой народу «жидо-большевистской» власти.

10 июня 1941 г. Верховное командование Германии отдало приказ: «22 июня, 3 часа 30 минут, начало наступления сухопутных войск и перелет авиации через границу». Нападение на СССР было отложено на месяц от ранее намечавшегося срока в связи с непредвиденной войной Германии против Югославии, где 27 марта было свергнуто профашистское правительство, присоединившееся к Тройственному пакту (соглашение о политическом и военно-экономическом союзе между участниками антикоминтерновского пакта от 27 сентября 1939 г., известное также как «ось Берлин — Рим — Токио»). Война велась с 6 по 17 апреля и закончилась поражением Югославии. До 28 апреля Германия была занята также войной с Грецией.

Неотвратимость войны с Германией отчетливо осознавалась высшим руководством СССР и подавляющей частью советского народа. Определенно имелись люди, видевшие в надвигавшейся войне возможность побед очередных «большевистских революций». Сталин же, занявший 5 мая 1941 г. пост Председателя Правительства, сознавал неготовность Вооруженных сил к участию в современной войне. Надеясь, что пока Германия не разделается с Англией, она не решится напасть на СССР, он избрал тактику всемерного оттягивания начала войны с тем, чтобы завершить техническое перевооружение и увеличить численность армии. В конкретных условиях июня 1941 г. сталинская тактика привела к катастрофе.

По широко распространенному мнению, если бы военным и политическим деятелям, обладавшим данными о неотвратимом нападении Германии на СССР, удалось убедить Сталина в необходимости привести войска в боевое состояние хотя бы за 10–12 часов до нападения, победа в войне наступила бы задолго до 1945 г. В действительности директива о возможном нападении немцев и их союзников «в течение 22–23 июня» и необходимости войскам соответствующих военных округов «быть в полной боевой готовности» была передана в округа в 00.30 мин 22 июня, за три часа до начала войны, и не успела дойти даже до всех командиров дивизий.

К началу 3-й пятилетки техническая модернизация СССР была в основном завершена. По общему объему промышленного производства страна вышла на первое место в Европе и второе в мире после США. Однако по эффективности производства СССР все еще значительно отставал от США, Англии, Франции, Германии. Третий пятилетний план развития народного хозяйства рассчитывался на 1938–1942 гг. Окончательная разработка, утверждение его XVIII съездом партии (10–21 марта 1939 г.) и выполнение пришлись на годы постоянного нарастания военной угрозы.

Задачей нового пятилетнего плана было догнать и перегнать наиболее передовые капиталистические страны по производству на душу населения. Объем капитальных вложений в народное хозяйство устанавливался планом в 192 млрд руб., что почти равнялось вложениям за 1928–1937 гг. Планировалось увеличить объем промышленной продукции на 92 %, в 1,5 раза увеличить производство продукции сельского хозяйства и народное потребление. Расширялись угольнометаллургическая база на востоке страны, нефтяная — между Волгой и Уралом. Особое внимание уделялось развитию качественной металлургии и химической промышленности. Особенностью индустриализации на этом этапе было форсированное наращивание потенциала машиностроения, оборонной промышленности; создание стратегических резервов. Доля расходов на оборону в государственном бюджете выросла с 5,4 % в первой пятилетке до 12,7 % во второй и до 25,4 % в третьей.

Стремительное развертывание производства потребовало разукрупнить громоздкие главки и наркоматы. В 1940 г. число промышленных наркоматов увеличилось с 6 до 21. Каждый из них осуществлял руководство технологически однородными отраслями производства. По решению XVIII Всесоюзной партийной конференция (февраль 1939 г.) в горкомах, обкомах и крайкомах партии был создан институт секретарей по основным отраслям промышленности и транспорту. Предусматривалось новое увеличение расходов государства на оборону: с 1939 по июнь 1941 г. их доля в бюджете повысилась с 26 до 43 %. В восточных районах строились оборонные заводы и предприятия-дублеры. Накануне войны там находилась почти пятая часть всех военных заводов.

За три первых года 3-й пятилетки валовая продукция промышленности выросла в 1,5 раза (машиностроения — в 1,7) и составляла 86 % от уровня, намеченного на конец пятилетки. Введено в действие около 3 тыс. новых крупных промышленных предприятий. Среди вступивших в строй были Уфимский нефтеперерабатывающий завод (1938), Грозненский нефтемаслозавод (1939), Среднеуральский медеплавильный завод (1939), целлюлозно-бумажные комбинаты в Волжске Марийской АССР (1938) и в Сегеже Карельской АССР (1938), Уральский алюминиевый завод (1939), Новотагильский (1938) и Петровско-Забайкальский (1940) металлургические заводы, Кемеровская ТЭЦ (1940), Угличская ГЭС (1940). В 1939 г. было закончено строительство крупных оросительных систем в долине реки Вахш в Таджикистане, Чимбайской системы в Узбекистане, Алхан-Чуртской, Алейской, Терско-Кумской систем в РСФСР.

Численность промышленных рабочих в стране за мирные годы 3-й пятилетки выросла с 7,9 до 8,3 млн человек (на 5 %), количество строителей осталось на уровне 1937 г. (1,9 млн), транспортники увеличили свои ряды с 1,9 до 2,4 млн (на 26,3 %). Общее число рабочих в этих ведущих отраслях народного хозяйства с 1937 по 1940 г. выросло с 11,6 до 12,6 млн человек (на 8,6 %). Большую роль для качественного пополнения рабочего класса стала играть созданная в 1939 г. система трудовых резервов, позволявшая готовить значительно более квалифицированных рабочих по сравнению с прежней системой индивидуальной подготовки и краткосрочного обучения в системе ФЗУ.

Поистине жертвенный труд народа обеспечил увеличение выпуска промышленной продукции в 1940 г. на 45 % по сравнению с 1937 г. Ежегодный прирост всей промышленной продукции в мирные годы 3-й пятилетки составлял в среднем 13 %, а оборонной — 39 %. Опасность близившейся войны требовала всемерного развертывания работы предприятий военно-промышленного комплекса. Наркомат оборонной промышленности СССР, созданный в 1936 г., в январе 1939 г. был разделен на четыре самостоятельных общесоюзных наркомата: авиационной промышленности (руководители: М. М. Каганович, А. И. Шахурин), судостроительной промышленности (И. Ф. Тевосян, И. И. Носенко), вооружения (Б. Л. Ванников, Д. Ф. Устинов), боеприпасов (И. П. Сергеев, П. Н. Горемыкин). На укрепление отрасли военной промышленности были брошены все силы и средства, часто в ущерб остальным отраслям. Например, в 1939 г. Ростсельмаш выполнил свое годовое плановое задание на 80 %, но в том числе план по военной продукции — на 150 %. Однако опыт войны в Испании показал, что советские истребители И-16 и танки БТ-5 с появлением у немцев истребителя «Мессершмитт-109» и танков Т-3 устарели. Надо было срочно ликвидировать отставание.

Развитию авиационной промышленности во многом способствовала деятельность ЦАГИ (научный руководитель С. А. Чаплыгин). В 1940 г. институт был подвергнут новой реконструкции. Из опытно-конструкторского бюро, в недавнем прошлом возглавлявшегося А. Н. Туполевым, выделились самостоятельные конструкторские бригады во главе с В. М. Петляковым, А. А. Архангельским, П. О. Сухим, В. М. Мясищевым. Были созданы новые конструкторские бюро под руководством А. И. Микояна, М. И. Гуревича, С. А. Аавочкина, М. И. Гудкова, В. П. Горбунова. В области моторостроения наряду с действовавшими конструкторскими бюро А. Я. Климова, А. А. Микулина, А. Д. Шевцова стали работать коллективы С. К. Туманского, Е. В. Урмина, А. Д. Чаромского и др. Деятельность этих и других конструкторских бюро содействовала укреплению оборонного потенциала СССР.