1939年3月8日，当侵吞捷克斯洛伐克残存地区的军队正在蓄势待发时，希特勒再一次向国内高层人士透露了自己下一步的侵略计划。当天，他在柏林召开军界、经济界和党的重要人士会议。他在谈到扩张步骤时，提到几天后就将占领整个捷克斯洛伐克，“然后将轮到波兰。我们不必考虑那里会有猛烈的抵抗。为了保证以波兰的农产品和煤炭供应德国，德国对波兰的统治是必要的。至于匈牙利和罗马尼亚，它们当然属于德国维持生存所必需的空间。毋庸置疑，波兰的垮台和给予一定的压力将使它们就范。那时，我们就会完全控制它们大量的农业和石油资源。可以说，南斯拉夫的情况也是如此。”在时间节点方面，希特勒提出，以上任务将在1940年以前完成，“到那时，德国将是不可战胜的”。再下一步，“到1940和1941年，德国将一劳永逸地同自己的宿敌——法国进行清算。这个国家将从欧洲的地图上抹掉”。
然而，德国进军布拉格的行动使英国的舆论哗然，也打破了张伯伦以让步维持和平局面的迷梦。英德矛盾急剧尖锐。面临严峻的局势，英国政府意识到一味妥协退让不能使德国放弃侵略，要保持英国的霸权地位，必须适当调整外交战略，加以必要的遏制和对抗。于是，英国对内加强军事力量，对外向德国周边国家提供保障，同法国结盟，与苏联谈判，筑起遏制德国进一步扩张的篱笆，用两线作战的威胁迫使希特勒就范。
从希特勒的角度来说，英法两国的步步退让已经大幅度提升了其扩张的野心，1939年3月15日以后英国态度的变化，不可能使他放弃既定的扩张计划。他要做的，是尽快解决东欧问题，为日后进攻法国创造条件。
3月23日，希特勒亲自乘坐《德意志号》袖珍战斗舰进入梅梅尔，占领了这个已进入立陶宛版图的地区。该海港城市1252年由“德意志骑士团（Deutscher Orden）建立，1422年起进入普鲁士的版图。《凡尔赛和约》签订后，该地被列为协约国的保护地，与德国分离，成为法国占领下的一块保护地。1923年，立陶宛军队攻占该地，法军撤离。希特勒在德国执政后，该地的亲纳粹运动开始高涨，鼓吹回归德国。1939年3月20日，德国外长里宾特洛甫在柏林会见途经的立陶宛外长，要求立方立即把梅梅尔归还德国，并威胁说，否则“元首就要以闪电般的速度采取行动”。22日晚，双方签订相关条约。23日下午，希特勒以胜利者的姿态进入该地。
对于波兰、罗马尼亚等东欧国家，德国的总目标是控制它们。具体可以通过两条途径：诱逼它们加入《反共产国际协定》，使之成为附庸国；实行武力侵占。由于控制东欧国家仅是希特勒全球战略中的附加部分，因此他的首选是走第一条途径。
1938年10月24日，德国外长里宾特洛甫会见波兰大使约瑟夫·利普斯基（Josef Lipski，1894—1958），要求波兰同意在继续拥有铁路和经济方面便利的基础上，让但泽自由市回归德国，并允许德国建造穿越“波兰走廊”的通道，其中包括一条享有治外法权的公路和一条多轨铁路。德国的交换条件是同意把《德波互不侵犯和谅解宣言》的有效期延长到25年，保证两国边界的稳定，约定“在《反共产国际协定》的基础上对俄国执行一项共同的政策”。然而，波兰坚持在德苏之间维持“等距离外交”，同时不愿意放弃自己的重要外贸港口但泽，因而拒绝了德国的要求，并于11月下旬同苏联签订改善两国关系的协定。以后德国多次同波兰交涉，甚至答应把苏联乌克兰的一部分地区划给波兰作为补偿，但都未成功。
德国解决了捷克斯洛伐克和梅梅尔问题后，对波兰形成北、西、南三面包围之势。波兰政府面对德方的侵略威胁，积极采取防卫措施，宣布征召后备役人员入伍，向但泽附近集中军队，并于3月22日向英国大使建议立即缔结英波协定，规定在遭到第三国进攻的威胁时，双方立即进行协商。3月26日，德国外长约见波兰大使，对波军的调动横加指责，并扬言“波兰对但泽的任何侵略都将被认为是对德国的侵略”。波兰政府毫不退让，同月28日，外长约见德国大使，宣布如果德国或但泽立法会议改变但泽自由市的现状，就意味着向波兰开战。德波关系急剧恶化。与此同时，英国政府开始组建遏制德国的包围圈，将波兰视为对德东战线的主体，于1939年3月31日对波兰的独立给予单方面担保。同年4月6日，英国的单方面担保升格成两国临时互助协定。
形势的发展使希特勒决定用武力打败波兰。4月3日，德国发布《武装部队最高统帅部命令》，规定军队要加紧准备，做到“从1939年9月1日起任何时候都可以实施行动计划”。4月11日，正式下达《德国进攻波兰的计划（白色方案）》（Führerweisung Angriffskrieggegen Polen）。计划规定，如果波兰采取威胁德国的态度，“那么德国也许必须不顾现行的对波条约而实行最后的清算。到那时，目标是摧毁波兰的军事力量，使东方的局势符合国防的需要”。同时，希特勒开始向英国施压。4月27日德国政府照会英国政府，指责英国执行“包围”德国的政策，宣布废除1935年的《英德海军协定》。同日，又以波兰同英国缔约是打算在德英发生冲突时“参加对德侵略”为理由，宣布废除1934年的《德波互不侵犯和谅解宣言》。
中立英国仍然是希特勒关注的重点，他从1939年6月起多次派人与英方接洽。7月中下旬，双方甚至讨论了由英方提出的包括政治、军事和经济条款在内的“最广泛协定”——德英合作纲领。然而，由于双方的利益和战略意图差距太大，第二次慕尼黑会议难以重演。
苏联长期来是纳粹德国宣传上的攻击对象，然而慕尼黑会议之后，尤其是1939年，地位陡然上升，拥有了足以影响希特勒的扩张计划能否顺利推行的资本。能否中立苏联，牵涉到德国能否在攻打波兰乃至法国时，避免“两线作战”的梦魇。然而，希特勒并未过早地渲染德苏之间缔约的可能性。长期以来的反共反苏宣传，形成了一定的惯性，过急的转弯会影响纳粹政权的内外形象。此外，还有其他的现实考虑。第一，同苏联缔约将会断绝与英法两国达成妥协的可能性，既不能达到孤立波兰的目的，也会在多边谈判中失去主动权和回旋余地。第二，同苏联缔约将会破坏德日谈判，不能达到牵制英法的目的。因此，在慕尼黑会议后的一段时间里，希特勒并没有放弃反苏宣传。1938年12月，在德国操纵下，一个所谓乌克兰国民会议在乌兹霍罗德（Uzhhorod）开会，要求建立一个拥有4500万人口的“大乌克兰”。1939年1月30日，希特勒在讲话中仍然诬蔑苏联是一个“恶魔式的幽灵”，是“对世界和平与文化的一种威胁”。
1939年3月，德国开始向苏联发出信息，使其不至于误解德方的意图。当月中旬，德国吞并捷克斯洛伐克残存地区，在这一过程中把东端的卢西尼亚给了匈牙利，以此向苏联表明不打算东进夺取乌克兰。同时，纳粹报刊一反常态，把反苏语调降低了一个音阶。1939年4月1日和28日，希特勒先后在威廉港和国会发表演说，都收起了惯常的反共叫嚣，把激烈的抨击火力转向英国。4月17日，苏联方面开始作出反应。苏联驻德大使以询问斯科达兵工厂的订货问题为由，前往德国外交部会见德方国务秘书恩斯特·冯·魏茨泽克（Ernst von Weizscer，1882—1951），两人的谈话从经济问题入手，逐渐伸向政治问题。苏联大使表示：意识形态方面的分歧几乎没有影响苏联同意大利的关系，也不会成为苏德关系的绊脚石；对苏联来说，不存在不能与德国在正常基础上相处的理由，而且由此出发，关系会变得越来越好。5月14日，苏联外交人民委员莫洛托夫（Wjatscheslaw Michailowitsch Molotow，1890—1986）正式向英法两国提出建议，催促两国赶紧下决心缔结反侵略同盟。5月20日，他又接见德国大使舒伦堡。莫洛托夫在谈到两国经济谈判进行得不顺利时，表示只有建立起必要的“政治基础”，才能使经济合作顺利进行。当舒伦堡追问“政治基础的建立作何解释”时，莫洛托夫含蓄地说，“这是双方政府都应该考虑的事”，不作明确表示。
苏联的这种态度，使德国担心“英俄条约谈判可能很快就要以某种形式取得满意的结果”。于是5月26日，里宾特洛甫给舒伦堡发了一封1400字的指示电，要他明确告诉莫洛托夫，德国政府认为“在德国和苏联之间并不存在任何对外政策上的实际利害冲突”，“使德国和苏联之间的对外政治关系稳定并正常化的时候已经到来”。7月26日，德方向苏联代办提交一份两国合作计划，并保证在“从波罗的海到黑海和远东的整个领域内”尊重苏联的利益。8月，随着侵波战争的逼近，德国的态度越来越急切。20日晚，希特勒迫不及待地亲自致电斯大林，要求允许里宾特洛甫立即访苏。
8月23日，莫洛托夫和里宾特洛甫在莫斯科签署了《苏德互不侵犯条约》（Deutsch Sowjetische Nichtangriffspakt）。在附加的秘密议定书中，双方划分了各自在东欧的势力范围。在波罗的海国家地区，“立陶宛的北部疆界将成为德国和苏联势力范围的界限”；在波兰，“德国和苏联的势力范围将大体上以那累夫河、维斯瓦河（Wisa）和桑河一线为界；在东南欧方向，苏联关心它在比萨拉比亚（Basarabia）的利益，德方宣布它在政治上对该地区完全没有利害关系”。该条约的签订，终结了1939年的大国外交博弈，使德国实现了“中立苏联”、“孤立波兰”及避免两线作战的战略目的。
二、闪击波兰
1939年8月22日，当苏联和德国之间已决定签订条约时，希特勒在上萨尔茨堡召开高级军事会议。他表示，已经建立起来的大德意志国，“在政治上是一个伟大的成就，但在军事上是令人忧虑的，因为它是通过政治领袖的恐吓来实现的。现在有必要考验军事机器”。他还指出，“由于我们的经济受到种种限制，我们坚持不了几年”。目前，国际形势对德国有利，但“所有这些有利的形势在两三年后就不会存在了。谁也不知道我还会活多久。因此，最好现在就摊牌”。
希特勒曾预言《苏德互不侵犯条约》会像一颗炸弹一样引起人们的震动，尤其能震慑住英国不再援助波兰。不料，在条约公布后，英国政府反而决定遵守对波兰的义务，并于8月25日将英波临时互助协定升格为正式的《英波互助协定》（Britischpolnischer Militrpakt）。希特勒立即叫停原定在8月26日进攻波兰的命令，再次尝试用私人秘密外交的办法阻止英国参战。他通过戈林启用了瑞典人比尔格·达勒鲁斯（Birger Dahlerus，1891—1957），让他在德英两国之间穿梭奔波。达勒鲁斯很尽责地飞行于柏林与伦敦之间：8月25日飞往伦敦；26日返回柏林；27日一天内往返于伦敦和柏林，30日再次一天内往返于伦敦和柏林。英方表示，如果希特勒答应和平行事，他们愿意安排德国和波兰直接谈判。德方的答复是，倘若能在但泽问题上如愿以偿，就不会发生战争。但是，波方吸取了捷克斯洛伐克事件的教训，既不愿意在但泽问题上作出让步，也拒绝派代表到柏林去遭受折磨。
1939年9月1日，德国突袭波兰。根据德军最高统帅部的计划，德方进攻部队分成北路集团军群和南路集团军群两大系列。北路集团军群由费多尔·冯·博克上将指挥，下辖第三集团军和第四集团军，共21个师又2个旅，分别部署在东普鲁士和波兰走廊以西的波莫瑞地区。南路集团军群由格特·冯·龙德施泰特（Gerd von Rundstedt，1875—1953）上将指挥，下辖第八、第十和第十四集团军，共36个师，部署在德波边界的中部和南部，即西里西亚和原捷克斯洛伐克地区。这是德军第一次大规模使用“闪击战”战术，其战略企图是利用快速兵团和优势航空兵，通过突然袭击，首先分割和围歼维斯瓦河以西和华沙以北的波军主力，尔后从南北两个方向展开进攻，歼灭波军残部，占领华沙和西部波兰。
波方的应战指导思想有其独特性。它认为，既然有法英两国在西面牵制德国，德军就不可能调集全部主力部队到东线，因此东调攻波的兵力不会超过20—30个师。既然如此，其作战计划就是，战争开始后在国境线和但泽走廊等处进行防御作战，阻止德军前进，以保障主力部队的动员、集中和展开。然后波军将击败入侵的德国军队，并在有利条件下转入反攻。波方把大约1/3的军队部署在波兰走廊一带，另1/3弱的军队作为战略预备队聚集在罗兹（Lodsch）与华沙之间的中央轴线以北，其余部队平均分布在边境沿线。为了日后实施快速反击，前线部队都配置在离边境线很近的地方，这样做不利于应对“闪击战”的打法。
德国在发动全面进攻前，为了欺骗世界舆论，制造了格莱维茨事件（überfallauf den Sender Gleiwitz）。8月31日夜晚，一批身穿波兰军服的党卫队员按预定的“罐装食品”计划（Konserve），袭击紧靠波兰边境的德国城市格莱维茨（Gleiwitz），占领该城的电台，用波兰语辱骂德国，随后丢下几具身穿波兰军服的德国囚犯尸体。接着，德国所有电台都播送了“德国遭到波兰突然袭击”的消息。
9月1日凌晨5时许，德国航空兵首先出动，越过边境，对波兰的相关目标实施轰炸。波兰的21个机场遭袭，大部分飞机被摧毁。不少战略中心、交通枢纽和指挥机构遭到重创。6时许，地面部队纷纷出动，坦克和摩托化部队在航空兵的支援下，迅速突破波军防线，向纵深推进。北路集团军群的第三集团军从东普鲁士的侧翼阵地向南插入，第四集团军从德波边境从东推进，越过波兰走廊与前者会合。南路集团军群配备更多的兵力和装甲力量，其下辖的第八集团军向波兰大工业中心罗兹推进，一面协同围困波兹南（Poznań）的波军，同时掩护第十集团军的侧翼。第十集团军是南路集团军群的主力部队，拥有其中大部分的装甲力量。其进攻的总方向是华沙，同时承担合围波方战略预备队的重任。第十四集团军从德波边境的最南端出发，大致沿着原德捷边境向东推进。在进攻过程中，德国的广播电台假冒成波兰广播电台，散布虚假消息，造成波方军民的信息混乱，滋长沮丧情绪。
德波战争爆发后，英法两国于9月1日当天先后发出照会，要求德国停止对波兰的进攻，撤出一切军队，否则两国将“毫不犹豫地履行对波兰所承担的义务”。不久，英国驻德大使向德国政府解释说，英国的照会不是最后通牒，只具有警告性质。法国政府则希望通过墨索里尼规劝希特勒停止战争行动。希特勒对这些都置若罔闻，德国军队仍然按照计划向波兰腹地快速推进。9月3日中午，英国政府对德宣战。当晚，法国政府宣布履行对波兰承担的义务。英国的殖民地印度及自治领澳大利亚、新西兰、南非联邦、加拿大也先后对德宣战。
英法向德国宣战后，希特勒于9月3日当天发布《第2号作战指令（与英国和法国对峙）》。命令强调，德国的目标，“仍是快速而胜利地结束对波作战行动”，因此不从东线向西线调兵，如果法方首先在西线挑起战端，“抽调尚可动用的兵力加强西线陆军一事，由陆军总司令决定”。命令要求陆海空三军不能主动向英法军队开战，除了空军“对军港中和公海（包括海峡）上的英国海军力量及其确凿无疑的运兵船只，可实施攻击行动”，但其前提条件必须是“英国对同类目标采取了相应的空中攻击措施，并出现了特别有利的成功机会”。命令还规定德国“整个经济应转入战时轨道”，并将“一部分党卫队常备预备役部队进行动员并将其编入陆军”。
由于实施了突然袭击，德军进攻部队的进展很顺利。到9月3日英法宣战时，北路第四集团军已经切断了波兰走廊，攻至维斯瓦河下游，第三集团军则逼近纳雷夫河（Narew），南路第十集团军开始强渡瓦尔塔河（Warta），第十四集团军从两翼攻向克拉科夫（Kraków），迫使波兰守军弃城后撤。到9月7日，北路集团军群已经占领波兰走廊，渡过维斯瓦河，从北面直接威胁华沙；南路集团军群也突破了波兰西部防御的整个纵深地带，前出到维斯瓦河和华沙。波兰政府于6日迁往卢布林（Lublin），7日，波军总参谋部转移到布列斯特（Brest）。
德军在初次实施闪击战战术时，曾受到传统势力和传统打法的制约。现场指挥员往往不愿意让先头机动部队前进得太快，以免离开步兵大部队太远。这样就在一定程度上影响了闪击战的效果。然而，随着波方抵抗能力的降低，德方各级军官的胆量和信心也随之提高。从9月8日起，德军开始实施新的战役，意在合围维斯瓦河以西的波军，并攻占波兰东部和华沙。9月14日，南路集团军群在维斯瓦河以西合围了从波兹南、波兰走廊和罗兹地区撤退的波军，占领了波兰中部地区，对华沙实行了半包围。此前2天，第十四集团军打到了利沃夫（Lwów），然后转而北上，与沿着西布格河（Bug）南下的第三集团军相向而行。16日，两支部队在布列斯特以南会师，对半个波兰实施了大包围。这时，德军进攻部队因纵深推进而感到极度疲劳，同时燃料也开始短缺，但波兰方面的指挥系统已经失灵，整体陷入瘫痪。
德军合围华沙后，于9月17日限令华沙当局于12小时内投降。当天，波兰政府从卢布林逃往罗马尼亚，以后又在巴黎和伦敦组织流亡政府。但是，守军和居民拒绝投降，展开了华沙保卫战。德军第八集团军在付出巨大代价后，于9月27日攻占华沙。至9月底，各地被围波军陆续被歼。9月17日，苏联以波兰国家已经不复存在和保护波兰境内的乌克兰人和白俄罗斯人为由，出兵进占了波兰东部。
在侵波战争中，德军共阵亡1.06万人，负伤3.03万人，失踪3400人；而波军阵亡6.63万人，负伤13.37万人，被俘近42万人。
在西线，德方事先已经在通向齐格菲防线的路上埋下很多地雷，但实际上并未派上用处。法方的基本打算是，德波战争爆发后，法方将在西线作适度进攻，迫使德军从东线撤出军队以支援西线，减轻波兰的压力。法国对德宣战后，直到9月9日，法军第四集团军的部队才开始对萨尔布吕肯地区发动有限的进攻，突入齐格菲防线8—10公里。到9月12日，进攻即停止。随着波兰基本战败，原先设想的战略格局发生了根本性的转变，法英方面也改而开始制订新的作战计划。
三、闪击西欧
西向打败法国和英国是希特勒侵占欧洲大陆计划中的重要环节。因此，当波兰战役还在火热进行时，1939年9月9日，德国就准备从东线向西线调兵。是日，希特勒发布《第3号作战指令（从波兰向西线调兵）》，在强调“应继续以强大兵力同波兰陆、空军作战，直至波兰不再能建立绵亘的防线来牵制德军的兵力为止”的同时，提出“如果认为东线陆军和空中攻击部队的部分兵力对于完成这种任务和保卫已占领地区来说已不再需要，那么可将它们调往西线。在波兰空军的作用不断被削弱的情况下，除迄今已采取的措施外，还可进一步抽调防空兵力去对付我们的西方对手”。到9月25日波兰战事已基本定局时，德军《第4号作战指令（继续进行战争）》对西线提出了进一步的要求，规定“必须保障在西线随时都能进行一场进攻性战争”。
波兰战事基本结束后，10月9日，希特勒把进攻西线的问题正面提了出来。在当天发布的《第6号作战指令（西线的进攻准备）》中，他提出，“如果在最近能断定英国和在其领导下的法国不愿结束战争，那么我决心不久即采取主动的和进攻性的行动”。在解释为何要把时间定得如此急促时，他提出，“较长时间的等待，不仅会导致比利时的、也许还有荷兰的中立态度偏向西方列强，而且会使我们敌人的军事力量不断得到增强，使中立国家对德国的最终胜利失去信心。另外，也无助于促使意大利作为军事盟国站在我们一边”。当天，希特勒下令陆军总司令部制订进攻西线的作战计划。进攻西线的时间节点定在1939年11月12日。
不少德军将领对希特勒的决定感到惊讶。他们认为，现在要主动地向法英等国发起进攻太过冒险。但是，面对希特勒的强硬态度，他们被迫于1939年10月19日制订出《黄色方案》（Fal Gelb）。纳粹德国最早的对西方国家作战计划是1937年6月制订的《红色方案》，由于当时德国的主要侵略目标是捷克斯洛伐克，所以《红色方案》是一个防守型计划。《黄色方案》被不少人视作抄袭《史利芬计划》。该方案把进攻重点放在德军进攻部队的右翼（由B集团军群承担），目标是向根特（Gent）方向实施包围运动，可能时切断英军与法军的联系，最后摧毁荷、比、法、英的军队，并在海峡沿岸和北海之滨取得对英进行海空作战的基地。10月29日，希特勒批准并下达了该方案，但因天气状况不理想和高级将领们的畏难情绪，进攻日期多次延期。
对于陆军总司令部提交的《黄色方案》，希特勒并不满意。10月25日，他同陆军高级将领一起讨论该方案。期间，希特勒突然转向勃劳希契，询问是否可以将主攻方向仅放在马斯河（Maas）以南，并穿过阿登（Ardenne）森林，先向西、尔后向西北方向进军，以便从南面包围比利时要塞，切断并消灭敌人已投入到那里的全部兵力。但是，希特勒本人又立即表示了对这个建议的怀疑，反问道：“我们能成功地穿过阿登森林吗？”最高统帅部作战局局长约德尔和陆军总司令部成员都反对这个建议，主要理由是难以预见对手的作战意图。如果德国发动进攻后，法英军队仍然留在法国与比利时西北边界的阵地内不动，不进入比利时，那么，建议中的进攻楔子就会直接插入敌人重点防御阵地，形成钉子打在石头上的结局。于是，希特勒否决了自己的提议，开始重新考虑新的作战计划，但他总是希望把主攻方向放在列日（Liège）以南。11月初，他命令一支由2个装甲师和2/3个机械化师组成的装甲部队部署在色当（Sedan）对面的A集团军群的地段内。同月20日，他再次下令派遣一些部队去支援这支装甲部队。
1940年新年假期结束后，希特勒于1月10日下达命令，定于当月17日在西线发起进攻。不料当天就发生了进攻计划泄密事件。一名上校军官作为第二航空队的联络官，随身带着进攻西欧的整个作战计划，从明斯特（Münster）飞往科隆，去与空军讨论计划的实施细节。冰冻雪封的莱茵河上空被云层遮蔽，淡淡的雾气越来越浓，逐渐形成了厚厚的雾团。飞机迷失方向，进入比利时上空，只得被迫降落。他试图把文件焚毁，但没有成功，文件被比利时士兵缴获。
早在1939年10月，当陆军当局制订的《黄色方案》刚刚问世时，A集团军群参谋长埃里希·冯·曼施坦因（Erich von Manstein，1887—1973）中将就提出不同想法。他要求进攻必须寻求迫使敌人在地面决战，建议从一开始就把攻击的重点放在A集团军群方面。一旦消除了敌军向侧翼进攻的危险，所有可动用的兵力均应转向北方，以协助消灭在那里被围的敌军。曼施坦因曾经先后提交过6份相关备忘录，然而陆军总司令部不愿意采纳，也没有把计划呈送给希特勒。
1940年1月《黄色方案》泄密后，希特勒的副官长鲁道夫·施蒙特（Rudolf Schmundt，1896—1944）上校造访A集团军群司令部，从参谋们口中得知此事，回去后向希特勒作了汇报。1940年2月中旬，希特勒在柏林召见曼施坦因，后者详细阐述了自己的建议，希特勒当即感到十分满意。2月24日，由陆军总司令部具体制订的新计划问世，西线作战的代号也随之改为“镰割”（Sichelschnitt）。新计划将进攻主力放在进攻部队的南翼，基本作战思想是通过暴露南翼来摧毁敌人在列日至色当之间的防线。为此，A集团军群将使用强大的机械化和装甲部队，从南面进攻，切断敌人投入到比利时的所有兵力，尔后与B集团军群协同消灭这些部队。B集团军群的任务是迅速占领荷兰，一方面牵制比利时境内的敌军，另一方面阻止英国利用荷兰的领土。
在一再推迟发动入侵西欧战事的过程中，出现了进占北欧国家的机会和战略需求，希特勒立即临时改变计划，向丹麦和挪威发起进攻。原来，苏芬战争爆发后，英法两国向芬兰提供贷款和赠款，运送飞机和军火，并在国内设立募兵站，计划向芬兰派遣志愿军。此举的目标是双重的，既希望把战火引向苏联，不让它占据隔岸观火之利，也打算借运兵之机占领挪威的纳尔维克港（Narvik），切断德国的铁矿石运输线，进而占领瑞典铁矿区和全部挪威，彻底切断德国的铁矿石供应，从北翼威胁德国。希特勒看出英法两国的意图后，于1940年3月1日签发《关于“威悉河演习方案”的指令》，决定抢先占领丹麦和挪威，以“防止英国入侵斯堪的纳维亚半岛和波罗的海，保护我们在瑞典的矿石基地，扩大海军和空军进攻英国的出发地区”。指令规定，“越过丹麦国界和在挪威登陆，必须同时进行。”
德军动用的兵力为7个步兵师、1个摩托化旅、若干个独立坦克营和摩托化营，共14万人。其中2个师和1个旅用于进攻丹麦，其余用于挪威。1940年4月9日凌晨4点20分，德国政府以防止英法入侵为由，向丹麦政府递交最后通牒，要求丹麦立即接受“德国的保护”，限定在1小时内答复。5点15分，德军开始侵入丹麦领土，在首都哥本哈根和各战略要地投下空降部队，一支装甲部队越过边境进入日德兰半岛（Jütland），登陆部队在主要港口登陆，这些行动仅遭到零星的抵抗。6时，丹麦内阁举行会议，经过激烈争论后接受了德国的最后通牒。国王命令全国军民停止抵抗，宣布投降。德国只用了4个小时便占领了丹麦。
当天凌晨5点20分，德国政府向挪威政府递交一份内容几乎完全相同的最后通牒。5点52分，挪威政府答复说：“我们决不自动屈服，战斗已在进行。”几天前已进入挪威海域的德国军舰在空降兵配合下，向沿岸各港口实施登陆。以挪威前国防部长维德孔·吉斯林（Vidkun Quisling，1887—1945）为首的第五纵队在国内积极配合。到日暮时，德军已经占领了首都奥斯陆（Oslo）。其余各主要港口也先后被德军占领。接着，德军全线向内陆发起攻势。挪威国王拒绝投降，带领政府官员向北方转移，并命令全国继续抵抗。英法军队直到14日和16日才开始在北部和中部登陆，在中部登陆的部队于19日向特隆赫姆（Trondheim）发起进攻，但因未掌握制空权而失败，最终从原登陆点撤退。在北部登陆的英法联军曾于5月28日攻占纳尔维克（Narvik）。但是，由于英法军队已在西欧战场遭到惨败，便于6月8日从挪威撤出。6月10日，德军占领挪威全境，由吉斯林出面组成傀儡政府。
5月10日，一再推迟的西欧攻势打响了。德军将动用的兵力分成三个集团军群部署。B集团军群由博克指挥，共28个师，集结在战线北翼荷比国境线到亚琛地区。其任务是突破德荷边境上的防线，占领荷兰全境和比利时北部，然后作为德军的右翼向法国推进。A集团军群担任主攻，由龙德施泰特指挥，共44个师，内含7个坦克师和3个摩托化师，配置在亚琛到摩泽尔河（Mosel）一线。其任务是经由卢森堡和比利时的阿登地区，向英吉利海峡沿岸总方向实施突击，割裂在法国北部和比利时境内的英法军队。C集团军群由威廉·里特尔·冯·勒布（Wilhelm Ritter von Leeb，1876—1956）指挥，共17个师，配置在马奇诺防线正面。其任务是进行佯动，牵制马奇诺防线上的法军。
英法总参谋部把防御重点放在比利时与荷兰境内。1940年1月比利时缴获德国《黄色方案》后，立即把文件转送给英法政府，然而两国的军事顾问都认为文件泄密事件是一个骗局。同盟国最高统帅部既不改变原有计划，也不采取任何预防措施以应对德方可能会采取的诸如改变计划等行动。
1940年5月10日凌晨，德国向荷兰、比利时、卢森堡三国同时发出最后通牒，要求三国不抵抗前来保证它们“中立”的德军，否则将被“一切可能手段”所粉碎。与此同时，德军出动3000多架飞机袭击荷、比及法国北部的72个机场，一举摧毁几百架飞机。德军B集团军群的地面部队在空降兵的配合下，向荷兰和比利时北部展开进攻。英法军队按照D计划规定进入比利时境内，企图用重兵守住从安特卫普（Antwerpen）经勒芬（Leüven）沿马斯河往南的一道防线。这样恰好中了《镰割方案》（Sichelschnit ）的调虎离山计。
荷兰在德军攻击下很快陷入混乱和惊恐，5月13日，女王及大臣见败局已定，乘坐英国军舰逃往伦敦。14日德军攻占要塞鹿特丹，15日荷兰政府代表签署无条件投降书。比利时军队在英法联军的配合下，从5月12日起顽强地守住了预定的前进防线。但是，当英法军队意识到德军的主攻点是在色当时，就从16日起撤离比利时，向色当方向反攻。5月17日，德军占领比利时首都布鲁塞尔。
德军A集团军群于5月10日向卢森堡和比利时的阿登地区实施主要突击。只有30万人口的卢森堡不战而降。阿登地区峰峦峻峭，森林密布，一直被认为是现代机械化部队无法通过的地区。德军装甲兵团以海因茨·古德里安指挥的第19装甲军为先导，以长蛇式队形沿着崎岖难行的山路蜿蜒前进。由于法军只派了少量二流部队驻守在附近，制空权又掌握在德军手里，德军装甲部队只遇到轻微的抵抗。5月12日傍晚，古德里安装甲军攻占了色当。翌日下午，该军先头部队开始强渡马斯河。同日埃尔温·隆美尔（Erwin Rommel，1891—1944）所属的一个师也在稍北处渡过了马斯河。5月14日，古德里安装甲军在马斯河西岸建立滩头阵地，准备同北翼部队合作，直插英吉利海峡。
德军占领色当后，英法联军感到局势严重，英国增派了10个航空大队，法国调集装甲部队，向色当反攻。但是，由于战术陈旧，又丧失了制空权，结果未能成功。法国政府开始考虑撤离巴黎。
德军主攻部队从马斯河西岸出发，以每昼夜20—40公里的速度向西挺进，19日到达贝隆，21日抵达英吉利海峡沿岸，从正面分割了英法联军。之后立即沿海岸北上，直扑加来（Calais）。英法联军约40个师受德军的三面挤压，被包围在敦刻尔克（Dunkerque）至比利时沿岸一块三角地带里，一旦敦刻尔克港失陷，英法军队的逃生之路将被完全切断。5月24日，希特勒和A集团军群指挥官龙德施泰特下令先头部队暂缓前进。英法联军趁着这个间歇时机，修筑了防御工事，加强了防御。当5月26日希特勒撤销上述军令时，英国海军已于同日开始执行从敦刻尔克撤退的“发电机计划”。
在敦刻尔克撤退中，英国动用了几乎所有的运输船只，大至巡洋舰小至木帆船，共撤出约33.8万人。尽管损失了大量的武器和辎重，但保存了有生力量，其中绝大部分成为日后反攻欧陆的骨干力量。
5月24日，希特勒发布《第13号指令（在法国的作战指挥）》，对法兰西战役第二阶段的打法作出规定。6月5日，德军进攻法方在法国北部索姆河（Somme）和埃纳河（Aisne）一带仓促构筑的“魏刚防线”。6月10日，法国政府撤离巴黎迁往图尔（Tours），翌日宣布巴黎为不设防城市，14日政府再次迁往波尔多（Bordeaux）。同日，德军C集团军群在洛林（Lothringen）和阿尔萨斯（Elsass）筑垒地域的结合部向马奇诺防线发起进攻，在A集团军群的配合下突破防线，包围并歼灭近50万法军。16日深夜，法国内阁会议决定向德国提出停战要求，翌日，新总理亨利·菲利普·贝当（Henri Philippe Pétain，1856—1951）发表广播演说，要求全国“停止战斗”，并通过西班牙大使正式向德国请求停战。希特勒在接受法国投降时，除了吞并阿尔萨斯和洛林外，还保留了法国政府，让其管辖南部地区以及海军和殖民地。
按照希特勒原先的设想，由于“英国是一个遭到民主体制削弱的老朽而虚弱的国家”，所以，“当法国被击败后，德国就能轻而易举地确立对英国的统治，并且得以支配英国在全世界的财富和领地”。“这样，在第一次按照新的观念统一了欧洲大陆以后，德国将着手执行整个历史上最伟大的战斗行动：我们将以英法两国在美洲的领地为基地，同美国的‘犹太金元大王’进行清算。我们将消灭这个犹太人的民主国家，而犹太人的鲜血将同金元混杂在一起。尽管今天美国人还能侮辱我们的人民，但是总有一天——尽管很晚——他们要为曾经针对我们而说的每一个字痛苦地懊悔”。
法国败降后，希特勒仍然坚持“逼和”而不是“摧毁”英国的原则。哈尔德根据希特勒1940年7月13日在军事会议上的讲话精神，在日记中写道：“元首很困惑英国为何不肯与我们媾和，他认为答案可能是它寄希望于俄国。如果是这样，我们就必须对英国动武，但是他很不希望这样做。原因是，假如我们摧毁了英国的军事力量，大英帝国就将崩溃，这对德国没有什么好处，用德意志人的鲜血换来的成果，只会对日本、美国和其他国家有利。”因此，希特勒在法国败降后一直希望拉拢英国，诱其妥协，以便保持西线的平静，求得下一步的行动自由。1940年6月14日，希特勒第一次对记者透露了与英国和谈的意愿。6月底至7月初，他又通过瑞典国王和梵蒂冈教皇向伦敦作和平试探。然而，随着丘吉尔在英国上台执政，英国政府采取了坚决抗德的方针，并逐渐加强了同美国的联合。针对德方的试探，丘吉尔政府每次都加以拒绝，并以德国“保证恢复捷克斯洛伐克、波兰、挪威、丹麦、荷兰、比利时，特别是法国的自由和独立生活”作为英德谈判的先决条件。
1940年7月16日，希特勒下达《第16号指令：关于对英国实施登陆作战的准备》，即“海狮行动计划”（Unternehmen Seelwe）。其中表示：“鉴于英国不顾自己军事上的绝望处境，仍然毫无准备妥协的表示，我已决定准备对英实施登陆作战，如有必要，即付诸实施。这一作战行动的目的是，消除英国本土作为继续对德作战的基地，如有必要，就全部占领之。”“海狮行动计划”规定由A集团军群担任主攻，强渡英吉利海峡，在多佛尔（Dover）和朴次茅斯（Portsmouth）之间登陆，然后向西、向北继续进攻，夺取泰晤士河口到朴次茅斯之间的高地，进而从西面迂回伦敦。B集团军群担任助攻，从瑟堡（Cherbourg）半岛出发，在波特兰（Portland）以西的莱姆湾登陆，向北推进到赛文河口。
然而，在准备实施“海狮行动计划”的过程中，德国遇到了船只和后勤供应方面的巨大困难，于是将完成准备工作的日期从8月中旬延期至9月15日。陆海空三军总司令认为，既然渡海登陆的条件尚未成熟，不如先实施空中袭击。于是8月1日，希特勒下达了《第17号指令：关于对英国进行空中和海上战争》，由此爆发了不列颠空战。空战从1940年8月10日开始，一直持续到翌年5月，是第二次世界大战中历时最长、规模最大的一次空战。以1940年9月6日为界，空战呈现出两个阶段。在第一阶段，德军的主要目标是夺取制空权，重点袭击英国空军机场和雷达站，最后并未达到目的。在第二阶段，德军主要对伦敦和英国主要工业城市实施“恐怖袭击”，企图摧毁英国军民的抵抗意志，最后也未得逞。9月15日，希特勒下令再次推迟实施“海狮行动计划”，以后又多次推迟，终未实施。希特勒企图逼和英国的目的未能成为现实。
四、入侵苏联
德国于1939年9月1日入侵波兰后，翌日即催促苏联立即出兵，进攻位于东部的波兰军队。苏联一再推托，直到9月17日，它才以波兰国家已经不复存在和保护波兰境内的乌克兰人和白俄罗斯人为由，出兵进占了波兰东部。当时，德苏之间在占领波兰的事务中遇到的主要问题是双方实际控制区的调整。由于参加波兰战役的德国官兵并不了解苏德秘密议定书的内容，因而当苏军出兵波兰时，德军已占领了苏联势力范围内近一半的波兰领土。经过交涉，德军开始回撤。但同时，苏联又提出新的方案，即向德国让出原来划给苏联控制的华沙省和卢布林省的一部分，要求得到原来划给德国的立陶宛。9月28日，两国在莫斯科签订《苏德边界友好条约》（Deutsch-Sowjetischer Grenz-und Freundschaftsvertrag）及其秘密议定书，按苏联的新建议确定了两国在东欧的新分界线，并申明这是两国“最终的边界”。
当进攻法国的战役还在进行时，希特勒即向约德尔表露了进攻苏联的意愿。法国败降后一个多月，1940年7月21日，他又在军事会议上向诸多高级将领表达了同样的意愿。当时促使希特勒提出该想法的动因是多方面的，除了根深蒂固的反共反苏的意识形态因素和“先大陆后海洋”的全球性扩张步骤外，他当时还认为，英国之所以不肯投降，同苏联的存在有关，一旦打败了苏联，英国就会失去希望，从而乖乖地认输。从这个角度看，德国进攻苏联具有从属于它想逼降英国的因素。因此，希特勒要在打败英国前就进攻苏联的决心并不是很坚定的。在1940年9月27日签订《德意日三国同盟条约》（Dreimchtepakt Deutschland Italien Japan）时，德国政府不仅在事前（9月26日）把签约事宜和条约内容都告诉了苏方，还邀请苏联也加入其中，组成“德意日苏四国联合”。
在法国败降后德苏双方各自的战略调整中，双方的矛盾逐渐激化。斯大林把德国同意苏联获取罗马尼亚的比萨拉比亚（Basarabia）地区看作是向苏联让出了巴尔干地区。1939年8月19日，他在政治局会议上说：德国“不反对苏联收回比萨拉比亚。它准备给我们让出罗马尼亚、保加利亚和匈牙利的势力范围”。而对德国来说，巴尔干地区以前一直是奥地利关注或控制的地方，德奥合并组成“大德意志国”后，希特勒政府把自己看作是所有德意志遗产的合法继承者。同时，该地区的原料和粮食也是德国所急需的。因而，德国不容许他人染指巴尔干地区。法国败降后，1940年6月26日，苏联政府以罗马尼亚统治集团的政策严重威胁苏联西南边界的安全为由，照会罗马尼亚政府，要求将两国有争议的领土比萨拉比亚归还给苏联，同时作为罗马尼亚统治比萨拉比亚22年的“补偿”，将布科维纳（Bucovina）“移交苏联”。对德国来说，比萨拉比亚已经在1939年8月的秘密议定书中划给了苏联，因而还能够接受，但它强烈不满苏联对布科维纳的要求。因为该地以前归属于奥匈帝国，住有不少德意志人。同时，当时德军所需石油的87%来自罗马尼亚，让苏联过多地染指罗马尼亚，有可能危及德国的石油来源。面临德国的反对，苏方只得将领土要求限制在以乌克兰人为主的布科维纳北部地区。德方尽管不情愿，也只得同意。
苏罗之间的领土割让，推动保加利亚和匈牙利也向罗马尼亚提出领土要求。德国政府担心局面失控，决定直接插手以解决巴尔干国家之间的领土争端。1940年8月30日，在德国和意大利共同主持下，进行了“维也纳仲裁”，规定将罗马尼亚的特兰西瓦尼亚（Transilvania）北部43492平方公里、拥有240万居民的地区划归匈牙利。苏联政府对德国政府的举动大为不满，指责其违背了《苏德互不侵犯条约》的相关规定，德方则回应说，苏联在处理立陶宛和伊朗问题时也没有与德国协商。同年9月7日，德国又迫使罗马尼亚把南部多布鲁加（Dobrogea）转让给保加利亚。以后，德国军队进驻罗马尼亚产油区。此外，德国从1940年8月起恢复对芬兰销售军火，9月起又派军队进入芬兰。这一切，都引起苏方的强烈不满。面对苏德之间矛盾日益尖锐的局面，希特勒从全局考虑，委托里宾特洛甫出面与苏方交涉，尽量缓和两国关系。1940年10月17日，德国驻苏大使向苏方递交一封里宾特洛甫以私人名义写给斯大林的长信。信件对德国的一系列行动作了辩解，试图打消苏方的疑虑，最后正式邀请莫洛托夫近期访问德国。苏联政府很快接受邀请，希望通过谈判进一步了解德方的意图，如有可能，在新的背景下进一步划分双方的利益范围。
1940年11月12日，莫洛托夫率苏联代表团来到柏林。德方给予了较高规格的接待，里宾特洛甫和武装部队最高统帅部长官凯特尔到火车站迎接。在谈判中，德方一再要求苏联参加德意日三国军事同盟，组建“四国联盟”。由于在《德意日三国同盟条约》中已经明确规定，“日本承认并尊重德国和意大利在欧洲建立新秩序的领导权，德国和意大利承认并尊重日本在大东亚建立新秩序的领导权”，即势力范围已经被三国分割完毕，所以莫洛托夫要求德方说明：欧洲和亚洲新秩序的含义是什么，苏联在其中将被赋予何种角色；大东亚共荣圈的边界在哪里。德方经过拖延后，交出了一个“四国都向南发展”的协议草案，即德国向中非发展，意大利向北非和东北非发展，日本向本国以南的东亚地区发展，苏联可以向印度洋方向发展。对这个大而化之的建议，苏方表现出不感兴趣，同时要求德方明确说明其东欧政策的主要内容和出兵芬兰及罗马尼亚的意图，并再三要求德国从芬兰撤军，因为那里属于苏联的利益范围。在这次访问中，双方的反应都不太热烈，希特勒也未出席莫洛托夫在大使馆举行的招待会。谈判没有达成任何协议。
然而，苏方领导集团在评价这次访问活动时，更多地看到英德矛盾的尖锐程度，以及德国需要拉拢苏联以对付英国的迫切性。对于德苏交战问题，苏方认为两国交战最终不可避免，但时间上将在德国打败英国之后。
希特勒对莫洛托夫的来访结果很为不满。莫洛托夫离德后，他召见了一些参谋，提出打算进攻苏联。参谋们尽力劝说他不要冒险，以免陷入两线作战。他却反驳说，在击溃英国的抵抗之前，不要指望俄国不会动手；而要打败英国，少不得扩展海空军，也就是要削减陆军，但只要俄国依然是个威胁，就万万不能削减陆军。而在苏方提出新的条件后，希特勒的决心就更加坚定了。12月5日，他亲自主持德军总参谋部会议，审订自8月1日开始制订的对苏作战计划。12月18日，他下达《第21号指令：“巴巴罗萨”方案》，其中规定：武装部队必须准备在对英国的战争结束之前即以一次快速的远征将苏俄击败；准备工作务必在1941年5月15日以前完成；作战目标是在苏联的伏尔加河—阿尔汉格尔斯克（Archangelsk）一线建立一道针对其亚洲部分的防线，以使其空军从该线出发将不再能攻击德意志国的领土，装甲部队应果敢作战，楔入敌深远纵深，歼灭部署在俄西部地区的陆军主力，阻止其有作战能力的部队撤至其纵深地区。
1941年2月3日，希特勒批准了“巴巴罗萨计划”（Unternehmen Barbarossa）的最后文本。入侵部队分成三个集团军群。“北方”集团军群由勒布指挥，共23个步兵师和6个装甲师，部署在东普鲁士的东界，由第1航空队1070架飞机支援，进攻目标是向北穿过波罗的海国家向列宁格勒推进。“中央”集团军群由博克指挥，共35个步兵师和15个装甲师，部署在东普鲁士南端到布列斯特南端一线，由第2航空队1600架飞机支援，进攻目标是沿着莫斯科公路直捣明斯克（Minsk）和斯摩棱斯克（Smolensk）。“南方”集团军群由龙德施泰特指挥，共37个步兵师，5个装甲师，4个山地师，4个摩托化师，部署在卢布林和喀尔巴阡山脉之间，由第4航空队和罗马尼亚空军共1300架飞机支援，进攻目标是在普利皮亚特沼地以南，经日托米尔（Schytomyr）到基辅（Kiew），进而向顿巴斯（Donbass）推进。
这时，其他战场形势的变化使得德国推迟了实施《巴巴罗萨计划》的时间。1940年6月意大利参战，次月即以埃塞俄比亚和厄立特里亚为基地，向英属苏丹和肯尼亚发起进攻，进展顺利。8月，意军攻占英属索马里。9月，北非意军又从利比亚出发进攻埃及，把战线向前推进了90公里。然而，从1941年1月起，英军先后在东非和北非发起反攻，都取得胜利。希特勒本来不愿过早卷入非洲战事，以免分散兵力。面临意军一再败北，为了提高轴心国集团的士气和国际影响，他决定派兵增援。1941年2月，由德军第5轻装甲师和第15装甲师组成的“非洲兵团”在隆美尔将军指挥下进入利比亚。
早在1940年10月28日，意大利为了同德国争夺巴尔干地区，以阿尔巴尼亚为基地向希腊发起进攻，但在希腊人民的抗击下接连遭到失败。英军趁机从北非向希腊抽调兵力。此举一方面导致北非的隆美尔趁势实施反击，把战线推回到利埃边界附近，另一方面则迫使希特勒再次分出兵力去加紧控制巴尔干地区。1941年2月28日，德军从罗马尼亚进入保加利亚，翌日，保加利亚加入《德意日军事同盟条约》。3月初，希特勒又把南斯拉夫摄政召到德国，迫使他同意加入上述条约。3月25日，南斯拉夫首相和外相前往维也纳，在关于南斯拉夫加入法西斯集团的议定书上签字。不料，2天后，以空军首脑杜尚·西莫维奇（Dushan Simovich）为首的南斯拉夫军官集团于27日通过群众起义发动反德政变，推翻了摄政王和原政府的统治。年轻的彼得二世（PeterⅡ，1923—1970）即王位。新内阁宣布南斯拉夫奉行中立政策。在贝尔格莱德举行的庆祝活动中，群众向德国公使的汽车吐唾沫，表达出不愿意充当德国战争附庸的情绪。面对这一局面，希特勒不得不调动准备入侵苏联的部队去平息南斯拉夫事态，并把进攻苏联的日期从5月15日推迟到6月下旬。4月6日，德军同时进攻南斯拉夫和希腊。德军飞机对贝尔格莱德实施连续轰炸达3天3夜，使该城几乎成为硝烟弥漫的瓦砾堆。13日德军开进贝尔格莱德，17日南斯拉夫军队投降，国王和首相逃到希腊。4月23日，希腊军队也向德意两国投降，英军仓促出逃。
1941年6月22日凌晨，德军在波罗的海至喀尔巴阡山宽约1500公里的战线上向苏军发起全线进攻。航空兵首先出动，1000多架轰炸机向苏联腹地的军用机场、重要城市、交通枢纽和军事基地泻下瀑布般的弹雨，7000多门大炮也对苏联发起猛烈炮击。随后陆军以坦克和摩托化兵团为先导，向苏联腹地推进。德军进攻主力“中央”集团军群分南北两路，分别从东普鲁士南端和布列斯特地区出发，对苏军实施钳形突击。两支部队派出的分支部队首先在巴拉诺维奇（Baranovichi）会合，形成第一个合围圈，而主要兵力继续东进，6月28日在明斯克完成合围，包围并消灭苏军43个师又3个旅。7月3日，该集团军群再次向东突击，企图在斯摩棱斯克合围。7月16日，南翼第2坦克集群攻克了斯摩棱斯克，同北翼第3坦克集群协同，对近50万苏军将士形成包围之势。但是，由于苏军的顽强抵抗，德军未能完成合围，留下一道近10英里宽的缺口。苏军最高统帅部从预备队中抽调20个师加强相关部队，自7月23日至25日向斯摩棱斯克实施反击。德军也派兵增援，从南翼包抄苏军会战部队，于是展开了斯摩棱斯克会战。苏方利用赢得的时间，派遣50万兵力在斯摩棱斯克正东挖壕据守，以阻止德军进一步向首都推进。
1941年8月中下旬，德军最高统帅部内发生战略大争论，其中心内容是，实力最强的“中央”集团军群，应该继续单独突进，拿下莫斯科，还是分兵加强南北两翼的攻势，先拿下列宁格勒和乌克兰。以勃劳希契和哈尔德为首的陆军总司令部、“中央”集团军群司令博克和急先锋古德里安，都主张全力突击莫斯科。他们认为，攻占了苏联首都，就会有效地摧折苏联民众的信心，并摧毁其重要的军火来源和交通枢纽，苏方其他战线自然就会遭削弱甚至崩溃。而希特勒却坚持要“中央”集团军群分兵北上和南下。北上同“北方”集团军群合作，进攻列宁格勒，把“十月革命”的发源地从地图上抹去，以此摧折苏联民众的情绪。南下同“南方”集团军群合作，拿下乌克兰、克里米亚（Krim）和高加索（Kaukasien）。他一直把乌克兰视作粮食和原料的供应地，高加索能提供石油，而“克里米亚是苏联进攻罗马尼亚油田的航空母舰”。同时，他认为，南北两翼尤其是南翼，是“中央”集团军群的重要侧翼，不解决两翼问题，主攻方向的安全难以保证。
“北方”集团军群的攻势一直比较顺利。其中，一支部队穿过立陶宛，直逼拉脱维亚和爱沙尼亚，于7月底逼近塔林（Tallinn）。几乎整个8月份，德军都在与苏军争夺塔林。到了8月底，由于德军得到加强，苏军放弃塔林，海军舰队撤往喀琅施塔特和列宁格勒港。“北方”集团军群的主体力量则以列宁格勒为目标直插东北方向。由于得到“中央”集团军群内转而北上的第3坦克集群的支援，进展更为顺利。8月20日，德军已经逼近列宁格勒附近，21日，切断了列宁格勒通向莫斯科的铁路。到8月底，德军又切断了列宁格勒与苏联其他地方的一切铁路交通。德军的飞机和装甲部队发起联合进攻，到9月8日，把列宁格勒围成了一座孤城。苏军则从捍卫国土和十月革命发源地的角度出发，坚守此城，使这座光荣的城市始终没有落入敌手。
由于苏联的防御重点在西南方，德“南方”集团军群的进攻不太顺利。战争开始后，该集团军群从利沃夫突出部出发，向东南方向进军。北翼在基辅筑垒地域遇到苏军顽强抵抗，之后急速转向南边，与其他部队会合，向东南方推进。但是，基辅附近的苏军并未受到损失，对“南方”集团军群的侧翼构成威胁。此外，德军在发起总攻时，为了集中兵力，加快推进速度，在“中央”和“南方”集团军群之间留下一个缺口，无形中给苏军留了一个掩蔽地区。此处苏军与基辅地区苏军结合，对中路和南路的德军都构成威胁。“中央”集团军群第2装甲集群南下，就可以协助合围这些苏军。9月10日，“南方”集团军群所辖第1装甲集群在基辅东南的第聂伯河（Dnepr）下游强渡过河，兼程北上，第2装甲集群向南疾驶，9月14日在基辅以东200多公里处会师，完成合围。由于斯大林认为主动放弃乌克兰地区和基辅市太可惜，因而有六七十万苏军被包围。
1941年9月6日，希特勒发布《第35号指令（在中央集团军群方向上的决战）》，命令以“中央”集团军群为主，“北方”和“南方”集团军群的一部分部队协同，实施“台风计划”（Unternehmen Taifun）。指令规定，“中路陆军部队应做好同铁木辛哥集团军群作战的准备，以便能尽早（在9月底）发起进攻，在维亚兹马（Vyazma）总方向上达成双重包围（在两翼集中强大装甲兵力），歼灭斯摩棱斯克以东地区的敌人”。其他部队则同时向列宁格勒和罗斯托夫（Rostov）发动辅攻。
9月30日，“中央”集团军群以钳形攻势向东突击，10月6日在维亚兹马完成合围，包围苏军60多万人。前锋部队立即继续向莫斯科推进，同时侧翼部队也于10月3日占领了奥廖尔（Oryol），继续向图拉（Tula）推进。这时，希特勒得意忘形，以为几天内就可以占领莫斯科。10月10日，最高统帅部颁布了关于德军在莫斯科及其近郊驻扎顺序的命令。希特勒也命令柏林各家报馆在10月12日的报纸上留出版面，以备刊登占领莫斯科的“特别消息”。但是，到10月中旬，德军才逼近距莫斯科不到100公里处。这年的冬天来得较早，而德方的冬衣准备不足，导致士兵的士气日益低落。希特勒不得不逐渐放弃在1941年内打败苏联的计划。然而，他决定再来一次冒险。11月15日，他命令德军再次发动进攻，实施“台风”作战计划的第二阶段，分西北、正面、西南三路扑向莫斯科。很快，德军先头部队进抵离莫斯科20公里处，但在苏军的抗击下，再也不能前进一步。到12月5日，德军的攻势被完全阻止。
12月6日，苏军开始实施反攻，首先粉碎了包围莫斯科的德军突击集团。古德里安指挥的部队守卫不住，只得仓惶后退，古德里安本人因此被希特勒撤职。勃劳希契的心脏病严重发作，提出辞去陆军总司令职务。希特勒同意，并自任该职务。“中央”集团军群司令博克接到进行长期“休养”的通知，其职务由原第4集团军司令汉斯·冯·克卢格接任。然而，这些措施都无济于事，德军在苏军攻击下，被迫向西后退100—250公里。1942年1月8日起，苏军再次发动反攻，又将战线向西推进80—250公里。苏军取得了莫斯科会战的胜利，德军“不可战胜”的神话被打破。