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德军炮兵其实在1941年6月22日之前就炮轰了苏联内务部边防军和其他苏军驻地及其指挥部。列宁格勒的喀琅施塔得、比萨拉比亚的伊兹梅尔、克里米亚半岛的塞瓦斯托波尔要塞等地的机场、铁路枢纽、海港均遭到德机的空袭。
从22日凌晨3时至3时30分，从波罗的海至匈牙利的苏联边界线多处被德军突破。大批破坏分子，包括不少立陶宛人、乌克兰人随德军一起入侵。破坏分子的任务是切断电话线，捣毁通信设施，在公路、铁路旁截杀苏军联络人员。苏联西部边境地区60多个机场遭到持续的轰炸。
中午前，德国空军击毁了苏军飞机800架，而德军仅损失10架。苏军各边防部队远离边境防御工事，执行着和平时期的例行任务。大批军官正在各边境城市度周末，很多炮团和通信营驻扎在远离前线的靶场和兵种训练中心。德国空军掌握着制空权，因为苏军航空兵战前毫无准备。苏军前往防御工事的道路受到了德军飞机的威胁，苏军各部队指挥陷入瘫痪。
尽管战争已经爆发，斯大林仍期望能够停战。苏联国防人民会于上午7时15分发布指令，要求各军区部队不得进入德国，空军进入德国境内侦察不准超过145公里。同时，苏联与德国仍保持着无线电联系。另外，苏联还请求日本出面调停，幻想希特勒能发善心再给苏联一点和平的时间。
下午，苏军统帅部仍无法了解到前线的真实情况。因为前线各部队通信联络已经陷入瘫痪，军官与部队之间、各部队之间均失去了联系。许多从城里赶来的军官都找不到自己的部队。在大多数情况下，苏军各集团军高级将领们不敢向斯大林承认他们对各部队失去了控制。
战争爆发后的几个小时内，苏军各军区司令和苏联国防人民委员会误以为自己了解真实情况，甚至坚信各集团军组织的反攻正在进行。
二战中的斯大林
斯大林和朱可夫
6月22日下午1时，斯大林打电话给苏军总参谋长朱可夫：“西部各方面军司令员看来有点发慌。你以统帅部代表的名义赶紧去西南方面军。另外，我还要派沙波什尼科夫和库利克到西方方面军那里。你要立即飞往基辅。”
朱可夫问：“当前局势如此复杂，谁来接手总参谋部的工作？”
斯大林不耐烦地说：“你只管去就是，至于总参谋部的工作就不用操心了，让瓦杜丁接替。你快去吧，这件事我会通知瓦杜丁的！”
斯大林按照列宁在苏联内战时的做法，派自己信任的代表到战区去。他不信任那些经验不足的方面军司令员。
朱可夫匆匆跟家人通了电话，便飞往基辅。苏军西南方面军政委赫鲁晓夫在机场等他，然后两人乘车赶往位于捷尔诺波尔的司令部。朱可夫赶到西南方面军司令部后，立即转达了斯大林的指示和问候，方面军将领们受到了极大鼓舞。
朱可夫没有料到前线的形势如此混乱，他立即派出大批联络官，将被德军的进攻打得七零八落的部队整顿起来，转入防御，并向德军展开反攻。到了晚上，远在莫斯科的斯大林还以为战争对苏军十分有利，德军已被击溃。当天，苏联空军空袭了普洛耶什蒂、布加勒斯特、华沙、但泽。由于未能组织战斗机护航，苏军空军损失惨重。事后，斯大林才知道，德军是兵分三路入侵苏联的。
6月23日，苏军西北方面军司令员库兹涅佐夫根据总军事委员会的命令，以第八集团军的机械化第十二军和第十一集团军的机械化第三军向突入第八集团军、第十一集团军接合部的德军第四装甲集群实施反突击。苏军机械化第十二军由希奥利艾西北地域向南实施反突击，机械化第三军由凯代尼艾地域向西实施反突击。由于时间仓促，苏军西北方面军在未经必要准备的情况下实施反突击，最终遭到失败。
苏军在希奥利艾、凯代尼艾方向参加反突击的只有机械化第十二军和机械化第三军的1个师，各兵团不能在同一时间协同作战，各部队之间也就无法建立联系和组织协同。因此，苏军反突击变成了一场实力悬殊的遭遇战，苏军顽强抗击3昼夜后被迫撤退。
此时，德军第三装甲集群正向维尔纽斯推进，苏军西北方面军司令员库兹涅佐夫对此并不重视。他认为由西方方面军单独去对付就足够了，真正需要对付的是向自己防区进攻的德军北方集团军群（第四装甲集群及掩护其两翼的第十八集团军、第十六集团军）。
为了击退德军北方集团军群，库兹涅佐夫决定出动机械化第三军、第十二军。第三军辖坦克第二师、第五师，摩托化第八十四师，该军拥有坦克692辆，其中KV重型坦克52辆，先进的T-34坦克3辆。第十二军辖坦克第二十三师、第二十八师，摩托化二〇二师，该军拥有691辆坦克，包括T-34坦克54辆。
根据库兹涅佐夫的反攻计划，在苏第八集团军步兵第十军支援下，第十二军应从斯卡夫德维利进攻德军的左翼，而第三军应进攻德军的右翼。反攻计划将由第八集团军司令索宾尼科夫统一指挥。
库兹涅佐夫的计划在理论上是正确的，但战场情况却与他的计划不相符。因为作战中的苏军，无论是集团军司令部与所属部队，还是各部队之间都缺乏通信联系。苏军对德军的情况几乎一无所知，这样的反攻计划显然是盲目的。
苏第十二军坦克第二十三师被移交给步兵第十军指挥，没有与第十二军坦克第二十八师协同作战。对于这一奇怪的部署，就连第八集团军司令索宾尼科夫自己在战后都说不清楚。而第三军只能出动坦克第二师参加反攻，因为另一个坦克第五师不幸与涅曼河一带的德军第三装甲集群纠缠在一起，无法参加这次反攻。
这样，苏军虽然拥有4个坦克师，但真正用于应对德第四装甲集群的装甲部队的只有3个坦克师，而这3个坦克师之间没有起码的联系，根本无法形成突击力量。加上，苏军的准备时间过短（不到一夜时间），又缺乏车辆，各部队之间还没有领到足够的弹药和燃油，所有这些在即将展开的反攻中，均难以得到补充。后来德军的战场报告也证实了这一点，被击毁和遗弃的苏军坦克往往只射出了几发炮弹。这种情况，不仅苏军西北方面军如此，整个西部地区的苏军装甲部队都面临这一问题。
6月23日晨，苏军西北方面军的装甲部队开始向德军展开反攻。苏军的这一行动被德军侦察机发现，德第四装甲集群司令赫普纳很快就得知了该情况。第四装甲集群的右翼曼施坦因的第五十六军所遭受的抵抗很小，很快冲向西德维纳河。被德军侦察机发现的苏军坦克这时正向第五十六军侧后移动。
德第四装甲集群司令赫普纳本打算让曼施坦因的部队掉过头来攻击反攻的苏军，但德军是否能尽快抢占西德维纳河的桥梁关系到德军能否歼灭波罗的海苏军的全局。因此，赫普纳命令曼施坦因继续推进，同时命令莱因哈特的第四十一装甲军消灭反攻的苏军装甲部队。
苏军3个坦克师在骑兵和炮兵的支援下，与德军第四十一装甲军展开了激烈交战。虽然苏军投入了3个坦克师，但在战斗时这3个师没能形成强悍的战斗力：苏军第十二军的坦克第二十三师在战斗中未起到什么作用，而第十二军坦克第二十八师因缺乏燃油，其主力在当天根本没有出动。苏军第二十八师坦克第五十五团的40辆坦克进攻德军，把德军击退了5公里，并摧毁了14辆德军坦克和20门火炮。然而，苏军各部队不能有效地协同作战，从而无法进一步扩大战果。