苏德战争爆发以后，苏联的命运在很大程度上靠全国总动员。斯大林认为，前线的军事行动在任何时候都得依靠后方。
德军企图首先围歼苏军主力于维亚济马和布良斯克地区，然后以强大的装甲摩托化兵团从南北两翼实施钳击，步兵兵团实施正面进攻，在入冬前攻占莫斯科。
中央集团军群计划以各坦克集团军进行向心突击，分割苏军防线，并在维亚济马、布良斯克两地围歼苏军西方面军、预备队方面军和布良斯克方面军，德军坦克集团军再以强大阵容从北面和南面围攻莫斯科，而步兵兵团负责正面进攻。
莫斯科人民豪迈地说：“敌人在哪里进攻，我们就在哪里歼灭他们!我们要在红场上为列宁而战斗，决不让纳粹的血手玷污列宁的陵墓!”
1.军事改革。
1941年6月22日，苏联军事委员会改组了西部各军区。波罗的海特别军区改组为西北方面军，西部特别军区改组组为西方面军，基辅特别军区改组为西南方面军，敖德萨军区改组为第9集团军。
6月23日，根据苏共中央政治局的决议，苏联成立以国防委员铁木辛哥为主席，朱可夫、斯大林、莫洛托夫、布琼尼、伏罗希洛夫和库兹涅佐夫参与的苏联统帅部，指挥全国的军队，总参谋部和国防委员部是其办事机构。
6月24日，列宁格勒军区改组为北方面军。苏联还组建了南方面军，驻扎在普鲁特河一带。
统帅部在指挥苏军抗战方面起到了一定作用，但铁木辛哥没有决策权，任何事情必须征求斯大林的意见才能决定，因此经常贻误战机，给前线部队的作战带来了许多损失。
为改变不利局面，6月30日，苏联成立了以斯大林为主席，莫洛托夫为副主席，有伏罗希洛夫、马林科夫等参加的国防委员会。
国防委员会是苏联战时拥有全权的特设最高国家机关，苏联党、政、军机关必须执行国防委员会的决议。
国防委员会领导国家的一切部门和机关的活动，可以调动国家的一切物力、人力，以战胜德军。它可以调整经济、动员国家资源满足前线需要、为军队和各部门培训预备队和干部等许多权力。
为检查命令的执行情况，国防委员会在各军区、各州、各军事人民委员部、各企业和基层工程单位派驻代表。
国防委员会建立后，统一了前线和后方的指挥，有效地促进了国家、经济和军队之间的配合，保障了国家对武装斗争的集中领导。
7月10日，苏联国防委员会对苏军统帅部进行改组，由斯大林担任主席，加强苏军统帅部的权威性。同时，为了协调各战略方向的作战协同，苏联组建了西北、西、西南3个方向总指挥部。西北方向总指挥部由伏罗希洛夫任总司令，西方向总指挥部由铁木辛哥任总司令，西南方向总指挥部由布琼尼任总司令。
这些方向总指挥部的任务为：对本方向的各方面军和海军进行战略指导，检查各部队对统帅部军令的执行情况，以及领导本方向的军事后勤工作。
7月15日，苏军统帅部决定集团军小型化，撤销了军一级建制，集团军统辖5-6个师。苏军统帅部缩编了陆、空军部队。
7月19日，斯大林成为苏联国防人民委员。
7月29日，苏军统帅部规定了编制，步兵师的兵员缩编30％，配备的火炮减少52％，卡车减少64％；骑兵师人数缩编为3000人；坦克师缩编为坦克旅；反坦克炮兵撤旅改团；空军师由3个团缩为2个团，各团的飞机数量缩为22架。由于兵力、武器的增加和战场形势的多变，苏军统帅部对部队的编制进行了大量调整。
8月8日，苏军统帅部改称最高统帅部大本营，斯大林成为苏军最高统帅。苏联在政治、军事和经济等领域形成了高度集中的集权体制。
苏军最高统帅部是苏军的最高机构，它的主要职责是决定战略侦察任务，给苏军总参谋部下达建议、制定战略计划和战役计划、组建苏军和预备队。苏军最高统帅部组织各军种战略集团间的协同，以及苏军与游击队间的协同。它负责协调苏军与盟军的行动，监督各部队任务的执行情况，负责建立物资储备和机动物资的储备等。
国防委员部所属的苏军总参谋部，被改组为最高统帅部的主要业务机关。苏军总参谋部不再负责兵员补充和军事训练等日常工作。苏联新建或者恢复了空降兵、火箭炮兵、工程兵、国土防空军和炮兵等司令部，加强了对各兵种的战略指导。通信人民委员兼任通信部长，集中管理军、地各级通信部门。
经过一系列改组，斯大林担任苏共中央总书记，同时兼任苏联人民委员会主席、国防委员会主席、国防人民委员、苏军最高统帅。苏联形成了在政治、军事和经济等诸方面的集中领导，克服了各军事首长和各主要国家领导人在指挥上职权不清引起的混乱。
斯大林不可能完成如此多的任务，这无疑超出了一个人所能承受的能力。为此，斯大林借鉴一战时一些国家直接向主要战区派出代表的经验，向各个重要战区派出最高统帅部代表。
最高统帅部代表均由各军事首长担任。这些将领对各军区的情况比较了解，直接参与制定战役计划。斯大林要求他们对战役的实施负全责，并授予他们全权，使他们能够就地解决问题。
苏军参谋部隶属最高统帅部，它的职责为制定全国军队的使用计划、组织实施战役和战略性战役的计划，组织各集团军、各方面军间的协同。苏军参谋部负责搜集、分析情报，向统帅部报告结论、提出建议。苏军参谋部负责向陆军、海军发布统帅部的命令，同时负责监督命令执行情况。
8月，苏联成立苏军组建和补充总部，负责总参谋部原来的许多极其繁杂的日常工作，它对保证有效地发挥苏军战斗力起到了积极作用。
国防委员会确立空降兵司令、火箭炮兵部队司令、工程兵主任、炮兵主任等职，并建立国土防空总部和防空歼击航空兵部等。苏军通信总部负责改革军队和地方的通信体系。
军队没有巩固的后方就无法长期作战，为了维持强大的军队，就必须使军队不断地从后方得到兵员、弹药和粮食的补充。战争爆发后，苏联开始改革苏军部队的后勤保障工作。
国防委员会成立苏军总后勤部和方面军、集团军后勤部，设立苏军后勤部长、方面军后勤部长、集团军后勤部长等。赫鲁晓夫兼任苏军后勤部长。
国防委员会又设立了空军后勤部长和海军后勤部长。苏联对后勤部门进行的改革和指挥立刻在苏军防御战中发挥了巨大的作用。实践证明，新组建的方面军后勤部和集团军后勤部是功不可没的，它们没有辜负国家的厚望。
根据战前的规定，海军在战斗时归属各方面军司令员，海军负责配合在滨海方向的作战。海军人民委员部和海军司令部领导海军舰队在海区独立作战。
2.对政治机关和党组织的改革。
苏德战争对苏联政治工作提出了很高的要求。为适应战争形势，苏共中央于6月29日提出了该党的政治新方针，决定改组政治机关和党组织，目标是改变政治机关和党组织活动的方式。
7月16日，苏共中央政治局通过了改组政治宣传机构和在苏军中实施军事委员制度的决议。
苏军总政宣传部和海军总政宣传部都改组成总政治部，陆海军机关实行军事委员制，军事院校实行军事委员制。他们的目的是加强苏联共产党对苏军的领导和做好政治工作。
各级政治宣传部、宣传处分别改组为政治部和政治处。各团、师、司令部实行军事委员制度。
8月，苏联成立了苏军编组补充总部和军训总部，负责部队、兵团的编组、补充、训练和对苏联人民进行强制军训等工作。
3.加强防御。
苏军统帅部抛弃保守的一线式防御，建立了以纵深梯次配置为主的防御体系，这样做的目的是加强防线的稳定。
7月14日和18日，苏军统帅部先后下令在西方面军后方建立后备方面军和莫扎伊斯克防线方面军，目的是在西德维纳河、第聂伯河防线以东到莫斯科方向构建第2道防线。苏军统帅部要求后备方面军进驻旧鲁萨、奥斯塔什科夫、叶利尼亚、布良斯克，苏军要求莫扎伊斯克方向军进驻沃洛科拉姆斯克以西、莫扎伊斯克、卡卢加。苏军要求两个方面军快速建立梯次配置工事。
莫扎伊斯克防线由3道防御带构成，每道防御带的距离为30-60公里，建立多道中间防御阵地，整个防线的纵深为120-139公里。
在西北战略方向和西南战略方向，苏军都采取了相应措施，但规模不如西方面大。
苏军在做好防御的前提下，进行可行性机动防御。在防御战中，苏军做好“以我之机动对付敌人的机动”。苏军集中兵力，向德军发起反攻，争取夺取战略主动权。
苏军在加强陆地防御的同时，大力提高了防空能力。在很短的时间内，苏军防空兵力和武器大大增多，防空体系不断扩大。苏联的莫斯科和列宁格勒等经济中心、兵工、能源和通信、交通枢纽防空体系都建立起来了。
4.全国总动员。
苏德战争爆发以后，苏联的命运在很大程度上靠全国总动员。斯大林认为，前线的军事行动在任何时候都得依靠后方。莫洛托夫通过苏联广播进行讲话，发表了关于德国背信弃义入侵苏联的演讲。
苏联最高苏维埃主席团发布指示，决定从6月23日在中亚军区、外贝加尔军区和远东军区以外的14个军区，对1905-1918年出生的具有服兵役义务的人进行动员。苏联最高苏维埃主席团对部分地区进行军管。同一天，雅罗斯拉夫斯基在苏联主要报刊《真理报》发表了《苏联人民的伟大卫国战争》。
《苏联人民的伟大卫国战争》论述了苏联正面临着严重的危机，呼吁苏联人民都要承担反抗德军的重任。苏联政府把《苏联人民的伟大卫国战争》印成100万本小册子，作为重要文件散发各地。
6月24日，苏联人民委员会、苏共中央作出决定，苏联成立苏联新闻局，负责报道苏军在战场的战斗情况。苏联新闻局刊登苏军战报，并为外国报纸、电台提供新闻材料等等。为进一步加强对军队的宣传和对德国及其附属国的反宣传，6月25日，苏共中央政治局成立了军事政治宣传局。
6月29日，人民委员会和苏共中央向战场附近各州的党组织和苏维埃政府发布指示，要求他们为了战争的胜利，动员所有力量和采取一切手段抵御德军，将国家变为统一的抗战力量，保卫苏联国土。苏共中央还要求他们努力战斗到最后胜利。
7月3 日，斯大林通过广播发表了演讲。他要求苏联人民捍卫自由、荣誉、祖国。
苏联政府大力组建战略预备队，作为改变苏军劣势的“利器”。7月16日，国防委员会发布《关于国防人民委员部和海军编练预备队的决定》，8月，国防委员会成立苏军编练总部。
在苏军编练总部的统一组织下，苏军组建和训练了大量的预备队，预备队不断开赴战场。
苏联人民踊跃参军。例如，7月1日，全国有530万参军。仅在奥姆斯克一地，截至到7月24日22时，在兵役局申请入伍者达到2万多人；在新西伯利亚，战争爆发仅一周，就有6000申请入伍；在乌兹别克斯坦，14000人申请入伍。
在战争的开始10个月中，有几万名妇女加入工厂、矿山、铁路和集体农庄等部门工作。歼击营的数量越来越多。战争爆发仅一个月，苏联就新建了1755个歼击营，达32.8万人。
另外，苏联还拥有无数志愿人员。各地民兵组织在苏联政府的组织下，如雨后春笋般建立起来。7月初，仅在列宁格勒就有20万人志愿参加民兵组织，列宁格勒成立了10个志愿兵师、14个独立机炮营。
在莫斯科，从7月7日起，一共组建了12个志愿民兵师，达12万人。在基辅，至7月8日，新建了19个民兵队伍，达3万多人。
至秋季，苏联共新建约60个民兵师，200个民兵独立团。另外，苏联还有无数军事组织。苏联几乎全民皆兵，将使德国葬身于人民战争的海洋。
苏联人民大量捐款捐物，到9月21日，他们捐款达到5.87亿卢布。在战争的18个月，苏联人民捐款105亿卢布。苏联用这笔巨额资金组建了几十个坦克纵队和航空队。另外，苏军从8月起大量扩建预备队航空兵，目的是集中空军力量对付德军。
5.经济计划转入战时轨道。
德军侵略苏联以后，苏联政府要求一切服从于战争，整个国民经济必须服从于战争。苏联政府全面改组国民经济，用最快的速度把国民经济转为战争经济。
6月22日，苏联在全国12个州发布“关于战时状态”的命令，具体规定了所有公民的劳动义务，征用大量的运输工具，增加各级政府和企业的工作时间，对公民生活用品进行定量供应等许多措施。
德军入侵时，德国制定了经济掠夺的详细计划。为粉碎德国的阴谋，苏联政府采取强制措施，转移了西部地区的居民和财富。此次转移规模庞大，时间紧、任务重。
另外，将民用工业变成军事工业是苏联进行全民总动员的重要目标。6月23日，苏联的弹药总动员计划实行，苏联扩大了飞机和坦克的生产规模。苏联要求各有关的企业和工厂根据所承担的动员任务，制定新的生产工艺流程和大量制造弹药所需的工具及其附件，尽快补充生产弹药所需的原材料和半成品。为保证弹药计划的实现，苏共中央派出中央委员会工作人员或者指令各军区、州的党委书记直接负责该计划。
6月24日，苏共中央政治局成立国家疏散委员会，它还在相关部门、主管部门和地方政府机关中成立大批疏散委员会或者办事处。疏散委员会的成立，使苏联有力地领导了西部地区的企业、人员、物资和设备的转移工作。
疏散委员会主要负责工厂企业的搬迁和调拨运输车辆等任务。6月27日，苏共中央和苏联人民委员会下达《关于人员和贵重物资转移与安置办法》的决定。它强调在转移工厂和企业时，必须优先转移生产军工产品和冶金、化工产品的工厂和企业。
7月3日，斯大林下令，凡是无法运走的一切物资，都必须就地销毁。
苏联政府发布了《1941年第三季度国民经济动员计划》。该战时计划替代了和平时期的经济发展计划。战时计划的重点就是改造军工业。军事技术装备的数量比和平计划增加了26％。政府减少需要大量金属材料的和平建设项目，以及民用商品储备。政府新建了大批兵工厂，新建了通信、燃油工业、金属冶炼工业、化学工业等军工业。政府还加快了铁路建筑工程。
同时，苏联政府将主要的人力、物力用于建设大后方的伏尔加河流域、乌拉尔和西西伯利亚地区的军工厂。为保证军需物资的运输，苏联政府调整了铁路运输计划：除了煤炭、石油产品、金属材料、粮食仍保证运输外，不保证其他经济物资运输。