В тылу страны широко развернулось формирование новых соединений. С 22 июня по 1 декабря 1941 в действующую армию были направлены 291 дивизия и 94 бригады: из внутренних военных округов — 70 дивизий, с Дальнего Востока, из Закавказья и Средней Азии — 27, вновь сформированных — 194 дивизии и 94 бригады. 1 октября 1941 было введено всеобщее обязательное обучение населения военному делу (всевобуч), которым за годы войны было охвачено свыше 9,8 млн. чел.
Ещё 23 июня для стратегического руководства Вооруженными Силами создаётся Ставка Главного командования (председатель С. К. Тимошенко). 10 июля она преобразуется в Ставку Верховного командования, в состав которой первоначально вошли И. В. Сталин (председатель), В. М. Молотов, С. К. Тимошенко, С. М. Буденный, К. Е. Ворошилов, Б. М. Шапошников, Г. К. Жуков. 19 июля И. В. Сталин назначается народным комиссаром обороны, а 8 августа — Верховным главнокомандующим Вооруженными Силами СССР. С этого времени Ставка стала именоваться Ставкой Верховного Главнокомандования (СВГК). В основу работы Ставки был положен ленинский принцип жёсткой централизации управления Вооруженными Силами в сочетании с коллегиальностью при выработке решений и строгой персональной ответственностью при проведении этих решений в жизнь. Все важнейшие стратегические решения принимались на заседаниях Ставки с участием главнокомандующих видами Вооруженных Сил, командующих родами войск, командующих и членов военных советов соответствующих фронтов и др. ответственных лиц. Ставка планировала действия армии и флота и повседневно их контролировала, вносила необходимые уточнения в задачи в ходе операций, ставила им новые задачи, восстанавливала нарушенное взаимодействие, влияла на ход операций вводом в сражение своих резервов и перегруппировками войск. Координацию действий фронтов на местах осуществляли представители Ставки. Деятельность СВГК в вопросах боевого использования видов Вооруженных Сил, родов войск и специальных войск, оперативного управления войсками, их материально-технического обеспечения, формирования новых частей, соединений и объединений обеспечивал Наркомат обороны и его важнейший орган — Генеральный штаб , который являлся основным рабочим органом Ставки. Начальниками Генерального штаба во время войны были: Г. К. Жуков (до июля 1941), Б. М. Шапошников (июль 1941 — май 1942), А. М. Василевский (май 1942 — февраль 1945), А. И. Антонов (с февраля 1945). Для координации действий фронтов и флотов и объединения усилий войск на основных стратегических направлениях 10 июля были созданы три Главных командования: северо-западного направления (расформировано 29 августа 1941), западного направления (существовало до 11 сентября 1941, было восстановлено 1 февраля 1942, расформировано 3 мая 1942) и юго-западного направления (расформировано 21 июня 1942) во главе (соответственно) с Маршалами Советского Союза К. Е. Ворошиловым, С. К. Тимошенко (с 1 февраля 1942 генерал армии Г. К. Жуков) и С. М. Буденным (с 13 сентября 1941 С. К. Тимошенко).
В июле — сентябре на всём советско-германском фронте развернулись сражения огромного масштаба. Советские войска, вынужденные перейти к стратегической обороне, с помощью резервов СВГК в июле продолжали борьбу за завоевание инициативы. Это выразилось в контрударах, наносившихся 2 механизированными корпусами Западного фронта под Лепелем, 21-й армией под Бобруйском, 11-й армией под Сольцами, 5-й армией южнее Коростеня и др. Несмотря на крайне неблагоприятную для Красной Армии обстановку, немецко-фашистское командование не смогло уничтожить основную массу советских войск. Героически сопротивлявшиеся советские войска наносили врагу тяжёлые потери и вынуждали его использовать свои резервы не для наращивания сил и средств, а для восполнения потерь ударных группировок.
Немецко-фашистская группа армий «Север» стремилась прорваться к Ленинграду. В ожесточённых боях под Дугой, южнее озера Ильмень, под Старой Руссой, в районе Красногвардейска советские войска обороной и контратаками измотали противника и нанесли ему значительные потери. Однако врагу удалось оккупировать Эстонию и прорваться на ближние подступы к Ленинграду. Здесь противник встретил непреодолимую оборону советских войск и поднявшихся на защиту своего города трудящихся-ленинградцев. Большое значение в обороне Ленинграда имела 100-дневная героическая оборона островов Эзель (Сарема) и Даго (Хиума) и 150-дневная оборона полуострова Ханко . Советский народ был полон решимости отстоять Ленинград — колыбель пролетарской революции. Под руководством Военного совета Ленинградского фронта (командующие генерал-лейтенант М. М. Попов, с 5 сентября Маршал Советского Союза К. Е. Ворошилов, с 13 сентября генерал армии Г. К. Жуков), партийные и советские организаций Ленинграда и области вокруг города создаётся система оборонительных сооружений, в городе формируется народное ополчение, в тылу врага — партизанские отряды. 8 сентября немецко-фашистским войскам удалось прорваться к Ладожскому озеру, захватить Шлиссельбург (Петрокрепость) и перерезать сухопутные коммуникации, связывавшие Ленинград со страной. Враг пытался штурмом овладеть городом, но был отбит и остановлен на ближних юго-западных и южных подступах к нему. Началась героическая эпопея борьбы армии, ВМФ и трудящихся Ленинграда в тяжелейших условиях блокады, вошедшая в историю как непревзойдённый пример воинской и гражданской доблести, стойкости и массового героизма советских людей (см. Ленинградская битва 1941—44 ).
На западном направлении немецко-фашистская группа армий «Центр» 10 июля начала наступление на Смоленск (см. Смоленское сражение 1941 ). Ей противостояли не успевшие организовать прочную и глубокую оборону главные силы Западного фронта (командующий Маршал Советского Союза С. К. Тимошенко), значительно уступавшие противнику в силах и средствах (в танках в 7 раз, в артиллерии в 2,4 раза, в самолётах в 4 раза). Две мощные немецкие танковые группы форсировали Днепр. Несмотря на большие потери, врагу удалось 16 июля захватить Смоленск. Контрудары 22-й армии под Витебском и Великими Луками, 21-й армии под Рогачёвом и Жлобином, 20-й армии под Оршей и Красным, 16-й армии под Смоленском и др. сковали силы врага, который понёс большие потери. В конце июля усилиями войск Западного фронта ударная немецкая группировка была остановлена и немецко-фашистская группа армий «Центр» 30 июля перешла к обороне. В ходе Смоленского сражения наиболее отличившимся соединениям впервые в Красной Армии присвоено наименование гвардейских (см. Гвардия советская ).
На юго-западном направлении советские войска в июле — сентябре в кровопролитных боях сдерживали натиск немецко-фашистской группы армий «Юг». Германское верховное командование надеялось ударами во фланг и тыл основным силам Юго-Западного и Южного фронтов уничтожить одну из наиболее крупных группировок советских войск и прорваться к главным промышленным районам Украины, а затем — к нефтяным источникам Кавказа. К середине июля развернулись оборонительные бои с немецко-фашистскими войсками, наступавшими на Киев, южнее Полесья. Использовав разрыв шириной в 60 км между 5-й армией, оборонявшей Коростенский укрепленный район, и войсками, прикрывавшими Киев, часть сил 1-й немецкой танковой группы прорвалась на подступы к Киеву. Для захвата Киева немецко-фашистское командование выделило 6-ю армию. Однако советским войскам удалось остановить наступление противника на Киев (см. Киевская оборонительная операция 1941 ). Южнее Киева, на фронте от Бердичева до Днестра, войска 1-й немецкой танковой группы 16—17 июля прорвались в район Белой Церкви, 17-я армия продвинулась на жмеринском направлении, а 11-я немецкая армия форсировала р. Днестр в районе Могилёва-Подольского. Контрудары советских войск на несколько дней задержали продвижение врага, однако, в начале августа ему удалось в районе Умани окружить 6-ю и 12-ю советскую армии. Одновременно войска 4-й румынской армии прорвали оборону 9-й советской армии на Днестре, севернее Тирасполя. Отсеченные от главных сил Южного фронта, левофланговые соединения 9-й армии образовали Приморскую группу войск (позднее Отдельная Приморская армия) Выйдя в начале августа к Днестру в полосе Юго-Западного фронта, немецко-фашистские войска повернули значительные силы на Ю., во фланг и тыл Южному фронту. Советские войска были вынуждены к 19 августа отойти за Днепр, ведя оборону от Никополя до Херсона. Отдельная Приморская армия отступила к 10 августа на Ю., к Одессе. Началась героическая Одесская оборона 1941 (5 августа — 16 октября), в ходе которой советские войска сковали свыше 18 румынских и немецких дивизий и нанесли им тяжёлые потери.
25 августа войска немецкой группы армий «Юг» — овладели Днепропетровском, и вышли к Запорожью. СВГК переоценила боевые возможности истощённых длительными боями войск Юго-Западного фронта, поставив перед ними задачу, удерживать рубеж Днепра и отклонив просьбу командования фронта об отводе войск за Днепр. Немецко-фашистским войскам удалось в середине сентября ударами двух танковых групп (2-й от Конотопа с С. и 1-й от Кременчуга с Ю.) в общем направлении на Лохвицу окружить войска Юго-Западного фронта восточнее Киева. 19 сентября советские войска оставили Киев. Это поражение тяжело отразилось на положении советских войск всего южного крыла советско-германского фронта. В конце сентября — начале октября немецко-фашистская группа армий «Юг» нанесла превосходящими силами ряд ударов по не успевшим закрепиться войскам Юго-Западного и Южного фронтов. После тяжёлых и упорных боев в октябре — ноябре 1941 советские войска были вынуждены оставить Донбасс. Врагу удалось прорваться в Крым, но здесь он был остановлен героическими защитниками Севастополя (см. Севастопольская оборона 1941—42 ), которые сковали 11-ю немецкую армию и не позволили использовать её ни для удара на Кавказ, ни для поддержки 1-й танковой армии, наступавшей на Ростов.
