Оперативное развертывание войск осуществлялось по плану прикрытия государственной границы, который не был представлен Генштабом в Наркомат обороны и поэтому не был согласован и утвержден. Согласно ему на участке 470 км развертывались четыре армии. Полоса обороны 3-й армии достигала 120 км, 10-й — 200 км и 4-й — 150 км. Между 10-й и 4-й армиями должна была занять оборону 13-я армия, которая к началу войны так и не была сформирована.

Основная масса соединений округа сосредоточилась в Белостокском выступе. Из 26 дивизий первого эшелона здесь развертывались 19, в том числе все танковые и моторизованные. Наиболее сильная 10-я армия находилась в центре оперативного построения. Она была выдвинута вперед по сравнению с 3-й и 4-й. В результате фланги созданной группировки оказались слабыми, чем и воспользовался противник.

В ходе боев начального периода войны Западный фронт понес большие потери в людях и технике. Из 44 дивизий, имевшихся к началу войны, 24 были разгромлены. Оставшиеся 20 соединений лишились в среднем половины сил и средств, а авиация фронта — 1797 самолетов.

Войска Юго-западного фронта, командующий генерал М.П. Кирпонос, в приграничных сражениях более успешно, чем другие направления, сдерживали напор первой танковой группы Клейста, 3-го моторизованного корпуса генерала Маккензена и 48-го моторизованного корпуса генерала Кемпфа. Эти соединения входили в группу «Юг», командующий генерал-фельдмаршал Г. Рундштедт. Она была развернута от Полесья до Черного моря на фронте свыше 1300 км. На территории Румынии находились 11-я немецкая, 3-я и 4-я румынские полевые армии. Связующим звеном между основными силами группы армий «Юг» и войсками на территории Румынии служила карпатская группа венгерских войск.

Чтобы помешать продвижению группы Клейста и выиграть время для отвода своих войск, 5-я и 6-я армия и войска второго эшелона (4, 8, 9, 15, 19 и 22-я армии) и три стрелковых корпуса (31, 36 и 37-й) нанесли по ее флангу контрудар с севера силами двух корпусов. Контрудар готовился наспех. Корпуса в предыдущих боях до предела истощили свои силы, атаки осуществлялись на 100-километровом участке фронта и разновременно, не хватало боеприпасов.

Особенно трудно было сосредоточить механизированные корпуса. Среди них — 22-й, 4-й мехкорпус 5-й и 6-й армий, а также 15-й мехкорпус, которые с 22 июня вели напряженные бои в полосах своих армий. Для выдвижения на рубежи развертывания 8-му, 9-му и 19-му мехкорпусам пришлось совершить марш в 200–400 км. Из-за этого их дивизии вступали в сражение в разное время, по мере подхода к месту боя.

С 23 по 29 июня в районе Луцк, Радехов, Броды, Ровно развернулось встречное танковое сражение. Главные усилия войск Юго-западного фронта направлялись на разгром 1-й танковой группы, наступавшей в полосе смежных флангов 5-й 6-й армий, разрыв между которыми достигал 50 км. Удар по левому флангу танковой группы Э. Клейста со стороны Луцка на Дубно наносили 9-й и 19-й мехкорпуса. С юга, из района Броды на Радехов и Берестечко, в том же направлении наступали 15-й и 8-й мехкорпуса. В контрударах принимали участие также стрелковые дивизии 5-й и 6-й армий. Действия советских войск поддерживались фронтовой авиацией и дальнебомбардировочным корпусом. Однако из-за ограниченности времени организовать взаимодействия авиации с механизированными корпусами и общевойсковыми армиями командованию фронта не удалось. Поэтому прикрытие ударных группировок с воздуха было слабым.

Для отражения ударов советских войск командованию группы армий «Юг» пришлось ввести в сражение новые дивизии.

Однако то обстоятельство, что удар пришелся в тыл танковой группе, обеспечило задержку немцев на двое суток.

В итоге длившихся семь суток приграничных сражений наступление гитлеровцев на направлении главного удара группы армий «Юг» затормозилось. 1-я танковая группа и основные силы 6-й полевой армии оказались втянутыми в затяжные бои в южной части Полесья.

Вместе с тем к концу июня боевые возможности группировок Юго-западного фронта, наносивших контрудары, иссякли. Сказались понесенные потери. Командованию фронта не удалось организовать бесперебойное снабжение войск боеприпасами и горючим. Это объяснялось тем, что органы оперативного и войскового тыла, как и на других фронтах, еще не были отмобилизованы. Задержка наступления немцев облегчила войскам Юго-западного фронта отход от пограничной зоны.

Командование группы немецких армий «Юг», перегруппировав силы и введя в бой свежие резервы, продолжало наступление на стыке 5-й и 6-й армий. Танковые дивизии Клейста прорвались к Житомиру и тем самым создали реальную угрозу Киеву. В процессе приграничных сражений враг продвинулся в глубь советской территории, оккупировав Литву, южную часть Латвии, Западной Белоруссии и Западной Украины. Пограничные сражения завершились отходом войск Северо-западного фронта к Западной Двине от Риги до Даугавпилса, Западного фронта — в Минский укрепрайон и к Бобруйску и Юго-западного фронта — на линию восточнее Ровно, Острог, Кременец, Львов. Несмотря на героическое сопротивление, войска прикрытия, оказавшись в исключительно тяжелых условиях, не смогли задержать противника в приграничной зоне на всех направлениях. Не удалось также ликвидировать глубокие прорывы врага на направлениях его главных ударов, где он имел большое численное превосходство и, обладая высокой подвижностью и маневренностью, обходил узлы сопротивления советских войск, постоянно угрожая им окружением. Советскому командованию в целях сохранения сил приходилось отводить войска на новые рубежи. К концу пограничных сражений советская армия сорвала замыслы противника уничтожить ее в западных районах до рубежа рек Западная Двина и Днепр. Это позволило провести мобилизацию и осуществить выдвижение войск второго стратегического эшелона советских вооруженных сил, начавших вступать в сражения в первой половине июля.

29 июня, после ожесточенных боев, советское Верховное Главнокомандование отказалось от продолжения приграничных сражений.

Летнее немецкое наступление развивалось почти безостановочно. Неприятель непрерывно атаковал наши войска с воздуха, на стыках фронтов сосредоточил усилия мощных танковых групп.

На Северо-западном фронте в крайне тяжелом положении оказались 11-я армия, находившаяся на левом фланге фронта, и соседняя с ней 8-я армия. Последняя, оказавшись под угрозой окружения, вынуждена была отходить к Риге. В конце июня немцы глубоко продвинулись на территорию Прибалтийских республик и приблизились к Пскову на прямом пути к Ленинграду. К 10 июля положение на ленинградском направлении стало таким же катастрофическим, как на худших этапах отступления советских войск. Прорвавшись на побережье Финского залива восточнее Таллина, немцы отрезали советские войска, отходившие к городу. Продвижение противника также происходило по восточному берегу Чудского озера к Кингисеппу и к реке Нарве и по северному берегу реки Луги. Бои одновременно происходили к юго-востоку от Ленинграда, севернее и южнее озера Ильмень, с явной целью изолировать Ленинград с востока и соединиться с финнами на восточном берегу Ладожского озера. В сущности, только когда советские войска отошли к самому Ленинграду после крушения Лужского рубежа, им удалось сдержать натиск противника на ближних подступах к городу. На Северо-западном фронте 8 августа началось решающее наступление немцев на Ленинград. Упорно оборонявшихся защитников Лужской линии обороны они к 21 августа обошли с запада и востока. Так как немецкие войска одновременно стремительно продвигались к Финскому заливу юго-западнее Ленинграда и Ладожскому озеру юго-восточнее города, возникли условия для окружения советских войск. Боясь этого, командование защитников города решило отступить. 21 августа немцы захватили Чудово, перерезав тем самым главную железнодорожную магистраль Ленинград — Москва. К 30 августа, после тяжелых боев, они взяли Мгу и перерезали последнюю железную дорогу, еще связывающую Ленинград со всей страной. Несмотря на отчаянное сопротивление советских войск, немцы прорвались к южному берегу Ладожского озера. Они захватили значительный отрезок левого берега Невы, включая Шлиссельбург, однако форсировать реку не смогли. Немцы также прорвались к городу в районе Финского залива, всего в нескольких километрах к юго-западу от Ленинграда, и упорно старались пробиться на участках Колпино и Пулково к югу от Ленинграда.