В условиях нараставшей военной угрозы Советский Союз и его армия готовились к обороне.
Советская боевая Машина реактивной артиллерии БМ-13 — легендарная «катюша» прошла испытания перед самым началом войны СССР с Германией. Однако отставание в технической оснащённости Красной армии было наиболее трудноразрешимой проблемой, что связано с общим превосходством экономического потенциала Германии — по качеству структуры станочного парка, использованию сырьевых ресурсов и многим другим показателям. Так, по выплавке стали, чугуна, добыче угля, производству электроэнергии и цемента Германия вместе с оккупированными ею странами превосходила СССР примерно в два и более раза.
Тем не менее в первой половине 1941 г. СССР превзошёл Германию по количественному производству основных видов оружия и военной техники (самолётов, танков, орудий и миномётов). Ряд образцов военной техники превосходил технику противника и оказался лучшим на протяжении всей войны. Однако в целом разрыв в уровне развития науки и техники, качестве вооружения преодолеть не удалось. Как следствие, значительная часть вооружения по своим тактико-техническим данным уступала немецкому (по самолётам на 75—80 %). Отставало развитие стрелкового оружия (автоматов), зенитной артиллерии и особенно радиосвязи. Флот испытывал острый недостаток в тральщиках, охотниках за подводными лодками, не имел контактных мин и т. д.
Численность Красной армии и Военно-морского флота значительно возросла (с 1,9 млн человек в 1939 г. до 4,9 млн на 1 июня 1941 г.). Однако быстрый рост новых формирований происходил без должного учёта реальных возможностей снабжения их вооружением, боеприпасами, средствами связи, автотранспортом. Это в особенности касалось танковых частей и средств противовоздушной обороны. Так, к началу войны для укомплектования новых танковых и механизированных соединений не хватало 12,5 тыс. средних и тяжёлых танков, 43 тыс. тракторов, 300 тыс. автомобилей.
Разгром вермахтом летом 1940 г. в быстротечной кампании французской армии, а фактически всех сил англо-французской коалиции в Европе был полной неожиданностью. Расчёты советского командования на затяжную для Германии войну на Западе рухнули. Соотношение сил резко изменилось в пользу агрессора. Время подготовки СССР к обороне оказалось сжатым до предела. Массированное применение противником танков и авиации требовало коренного пересмотра многих устоявшихся положений стратегии, оперативного искусства и тактики, обеспечения войск новыми видами боевой техники, транспортом, материальной и морально-психологической подготовки личного состава. Ни с одной из этих задач политическое и военное руководство страны, не располагая необходимым временем и ресурсами, отягощённое грузом просчётов и беззаконий, в должной мере не справилось.
Начиная с весны 1941 г. в действиях И. Сталина и его окружения были очевидны нарастающие признаки смятения и неопределённости. В Наркомате обороны и Генеральном штабе обострилась борьба взглядов на возможности Красной армии и характер её действий на случай начала войны. Г. И. Кулик (заместитель наркома обороны), Л. 3. Мехлис (начальник Главполитуправления РККА) и Е. А. Щаденко (заместитель наркома обороны) возглавляли группу, которая исходила из того, что Красная армия успешно отразит нападение вермахта и война в короткие сроки будет перенесена на территорию противника.
Маршал Б. М. Шапошников, генералы, а впоследствии маршалы Г. К. Жуков (начальник Генерального штаба), Н. Н. Ватутин (начальник Оперативного управления РККА), А. М. Василевский (заместитель Ватутина) и их единомышленники в Генеральном штабе реально оценивали соотношение сил, предвидели вероятность временного отступления советских войск в глубь страны.
Так возникли два различных стратегических плана действий Красной армии с началом войны. Первый из них, наступательный, предусматривал нанесение упреждающего удара по войскам вермахта, сконцентрированным на границах СССР, их разгром, овладение Польшей, Восточной Пруссией. Однако он не получил поддержки высшего политического руководства. Второй, оборонительный, ставил задачу создать устойчивую оборону и учитывал вероятность отступления Красной армии в глубь страны. Именно он послужил основой директивы № 503859 СС/ОВ и других документов, подписанных С. Тимошенко и Г. Жуковым 14— 15 мая 1941 г. и направленных в войска приграничных округов.
С большим опозданием были определены три рубежа обороны: фронтовой — на советской западной границе, стратегический — по Западной Двине, Днепру и Днестру и государственный — на дальних подступах к Москве. В. М. Молотов, находясь на пенсии, в беседе с писателем В. А. Чуевым вспоминал: «Мы знали, что война не за горами, что мы слабей Германии, что нам предстоит отступать. Весь вопрос был в том, докуда нам придётся отступать — до Смоленска или до Москвы».
Оперативные планы округов, детально разработанные на основе директив, были в конце мая представлены в Генеральный штаб. Для их выполнения оставались считанные дни. Войска приграничных округов с большим опозданием были приведены в полную боевую готовность, и для большинства из них нападение Германии оказалось внезапным. Это произошло по ряду причин как политического, так и военного характера.
В частности, правительству были представлены сведения органов госбезопасности о том, что «Англия и США в случае нападения Германии выступят на стороне СССР, но упреждающий удар Красной армии может рассматриваться как советская агрессия против Запада, и они пойдут на союз с Германией против Советской России».
Одной из основных причин внезапности немецкого нападения на СССР являлась необоснованная уверенность Сталина и его окружения в том, что войны в 1941 г. удастся избежать, а также противоречивость сообщений о планах Германии и сроках её вероятного нападения на СССР.