5月26日傍晚，“俾斯麥”號被英空軍海防隊的飛艇發現。狡猾的呂特晏斯做了各種佯攻均未擺脫。“皇家方舟”號航空母艦接到飛艇的報告後，立即起飛了15架“劍魚”式飛機，在暮色中**轟炸機對“俾斯麥”號進行輪番攻擊。俾斯麥防空火力薄弱在加上火控難以配合防空炮。英軍順利地投中了2枚**，其中1枚炸燬了右舷的方向舵，“俾斯麥”號失去了控制，已無法逃避英國艦隊的尾隨攻擊。
27日晨，英軍的主力追擊艦隊趕到，包括英王喬治五世號戰列艦與羅德尼號戰列艦，於早晨8點左右進入射程，兩艦迅速接近，英艦用其16英寸及14英寸主炮轟擊俾斯麥號。俾斯麥號由於舵機失靈，航向不定，還擊效果不佳。絕望的呂特晏斯在給希特勒的電報中說：“艦已不堪操縱，將戰至最後一顆炮彈。”
希特勒回電：“戰列艦‘俾斯麥’號全體將士們，全德國與你們同在。拿出你們堅決的勇氣來，把能做的盡力而爲。”10時39分，俾斯麥號自沉於佈雷斯特以西400海里水域。這艘俾斯麥級戰列艦的首艦第一次航行就葬身於茫茫大海之中。
不過德國情報部門以及海軍部還是對趙繼統的“及時”示警表示感謝，國防軍情報局和帝國安全總局加起來還不如遠隔萬里的日本消息靈通，於是軍情局總長卡納里斯上將以及海德里希聯合向日本**發出申請，希望能在雙方的使館內加派情報人員。獲得許可後，卡納被從上海調入駐日大使館任副武官，實際爲趙繼統的專職聯絡員。
爲了報復德軍進攻位於地中海東部由英國據守的克里特島，並與6月1日佔領該島。6月14日：羅斯福總統宣佈凍結軸心國在美國的資產，國務院下令關閉所有德國駐美領事館及宣傳機關。
趙繼統在德國駐日大使館舉辦的舞會上結識了理查德·佐爾格，並假借卡納的口中向其透露了德國進攻蘇聯的具體日期，斯大林同志仍然對這份情報沒有引起足夠的重視。儘管其幕僚也意識到攻擊的可能性，但由於斯大林對於紅軍實力的迷信，蘇聯決定避免挑釁希特勒。這一連串的錯誤造成的後果是開戰時蘇聯邊界的部隊都沒有進入警戒狀態，甚至在遭受攻擊時也必須先向高層請求許可才准許反擊，雖然蘇聯實行局部的警戒，但這在德軍攻擊展開時根本沒有發揮作用，斯大林也拒絕徹底動員軍隊。
德國在在1941年6月22日的早上3:45分展開攻勢，260萬德軍的突襲收到完全的效果:雖然蘇聯指揮部在收到德軍部隊逼近的報告後即在凌晨00:30分對邊界部隊發出警告，但當時卻沒有任何一個部隊展開備戰。據稱斯大林對德軍侵略的新聞表示嚇呆了，並且直到一兩個禮拜後的7月3日才正式對全國發表聲明。
突襲帶給蘇聯紅軍的最大震撼並非是突襲的時間，而是同時進攻蘇聯領土的德軍數量之多和配合之緊密。約有320萬的德軍地面部隊投入了東線的攻勢，伴隨的還有36萬羅馬尼亞軍隊、4萬4000多人的匈牙利軍隊、47萬芬蘭軍隊，和60900意大利部隊，芬蘭則從北邊發動攻勢。
但蘇聯紅軍在同時對抗這些敵軍的同時也持續進行大規模的增援，西線的蘇聯紅軍部隊在1941年6月22日時約有290萬人(其中陸軍243萬人)，儘管半年的戰事造成90萬人死傷的驚人數字，至年底時已經躍升爲超過4百萬人了。
德國空軍聲稱在侵略開始的第一天就摧毀了1,489架紅軍戰機，而自身則只損失了35架。事實上蘇聯空軍在剛開始幾天的損失比德軍估計的還要慘重，總共有3,922架飛機在頭三天被摧毀。德軍的攻擊速度之快使得蘇聯紅軍的防禦計劃完全癱瘓，而無線電和通訊配備的嚴重缺乏也造成蘇聯紅軍部隊難以互相協調作戰。
雖然攻勢前半年進展的相當順利，但最後德國仍然沒有奪下最終的目標-莫斯科。1941年俄羅斯的晚春加上6月的漫長雨季，使得許多蘇聯西部的道路陷入癱瘓，或者無法讓重型車輛通過。在整場戰役中，希特勒將原本進攻莫斯科的主力裝甲部隊改調往南方參與攻佔烏克蘭的基輔戰役，這次戰役以德軍的空前勝利告終，俘虜了超過650，000名的蘇聯紅軍，但這項舉動也進一步延緩了德軍進攻莫斯科的時間。
當德軍開始進攻莫斯科時，秋季大雨造成的泥沼、以及冬季的酷寒、再加上紅軍的頑強抵抗，最終停頓了德軍的攻勢。蘇聯的反抗力量也出乎德國的意料之外。在白俄羅斯布勒斯特的一座堡壘便說明了蘇聯紅軍的頑強抵抗精神:在德軍第一天的攻勢中，原本預期只要幾個小時的突襲便能奪下這座堡壘，但最後直到七月底纔拿下。
德軍的後勤成了主要的問題之一，隨着戰事的進展德軍的補給線也不斷拉長，也更容易遭受蘇聯游擊隊的襲擊。蘇聯採用焦土政策摧毀所有即將撤離的土地，使德國無法運用其食物、燃料、和建築。儘管遭遇這些挫折，德軍仍然繼續推進，在半年的戰事中德軍展現了輝煌的戰爭藝術，多次以包圍戰術殲滅動輒數十萬的大批蘇聯紅軍、或逼迫他們投降。
北方集團軍在攻克波羅的海國家後繼續朝列寧格勒推進，在8月進攻至列寧格勒的南方市郊，但隨之面臨蘇聯的頑強抵抗而不得不停止。由於擔心直接攻城會造成大量傷亡，德軍指揮官決定以圍堵方式來摧毀抵抗力量。儘管遭遇德軍的滲透威脅、無情的轟炸和炮擊、以及嚴重的食物和燃料短缺，最後紅軍仍堅守住列寧格勒。
整場作戰在11月開始的莫斯科戰役中達到最**，儘管負責進攻莫斯科的中央集團軍飽受秋季泥濘所造成的補給短缺之苦，仍被下令繼續進攻;德軍的進展在12月初達到極限，前鋒部隊已經推進至莫斯科市郊，甚至見到了克里姆林宮的螺旋狀尖塔。