然而，斯摩棱斯克周围的战斗并未随着该城7月15日陷落于古德里安之手而结束。直到9月的第一个星期，苏军才在铁木辛哥和朱可夫的率领下发起大规模反攻，这次反攻至少暂时地阻止了德军继续向前推进。斯摩棱斯克战役，沿390英里的战线，持续63天，苏军后撤150英里，58万名参战人员中，“无可挽回”的损失达31万人。如果加上伤病者16万人，则伤亡率达到了令人震惊的80%。在某种意义上，苏军的损失无关紧要，因为总有更多的兵源填补空缺，而德军却无法迅速补充兵员。正如研究东线战场的一位历史学家写道：“德军的三个集团军群，在7月31日之前的最初六个星期之内遭受了21万人伤亡、被俘和失踪的损失，而新招募的军队只有4.7万人。苏军到9月30日遭受的无可挽回的损失几乎达到德军的10倍――213万人，但和德军不同，苏军对这些损失似乎不以为然。”

虽然伦德施泰特的第1装甲集团军在7月11日之前突破了苏军第5集团军的防线，进至距基辅仅10英里的地域，但该军无法占领该城。德军先前所取得的成功，让通讯线路大幅延长，这给国防军造成了严重的后勤问题，特别是游击队还在后方不断干扰补给线。希特勒把对付游击队的战争比作战壕中消灭虱子的斗争。1942年7月22日，希特勒对克罗地亚国防部长斯拉夫科元帅说，是斯大林，而不是希特勒自己将要遭遇拿破仑的命运。显然，拿破仑在俄罗斯草原失败的阴影在希特勒脑海中挥之不去。

为防止红军向德军投降，苏军采取了最为恐怖的威胁措施。1941年7月28日，斯大林发布题为“绝不后退一步”的第227号命令，规定：任何人未接到特别命令而后撤或投降，都应当被看作“祖国的叛徒”，他的家人也会因此而遭受监禁。甚至斯大林的亲儿子、第14装甲师第14榴弹炮团的炮兵连指挥官朱加什维利中尉的家人也未能幸免。他于7月中旬在维捷布斯克被俘，他的妻子就在劳动营中被关押了两年。朱加什维利于1943年被枪杀，当时他潜入他所在战俘营的外围区域，也许是想要越狱，更有可能的是他想要用这种方式自寻死路。

对作战初期所俘获的大量苏军战俘――到1941年9月为200万，次年3月增至360万――采取优待措施，至少是理性对待，是大规模合作的必备前提，然而纳粹来此的目的在于全盘的清算，他们甚至无法假装出解放者的姿态，反而偏偏要成为种族灭绝的征服者。“生存空间”需要吞并领土，需要大量处死战俘和平民，需要完全奴役所有的斯拉夫民族，这与希特勒的宣传格格不入。更具讽刺意味的计划是首先允许斯大林的子民自治，直到布尔什维克被彻底打败之后，再开始种族灭绝并拓展“生存空间”。然而所俘获苏军战俘数量之庞大，最初压倒性的胜利所带来的过度自信，加上东方不断恶化的粮食短缺都让这种计划难以实施。要养活在苏联的400万军队，德军最高统帅部规定他们都要就地解决粮食问题――尽管他们受制于苏联实施的焦土政策，这样一来在苏联西部和乌克兰必然出现严重的饥荒，即使第三帝国想要对苏联人民采取和解政策也无法做到。总计有330万名红军战俘在被囚德国期间死去，占总共570万名战俘的58%。这是德国最初的作战计划中早已料到的情况。

1941年7月进军基辅是希特勒在战争中所做出的引发最多争议的决策之一，他选择攻占乌克兰首都，而不是重中之重的首都莫斯科，不过他当时肯定并未从这方面着想。苏第五军已经后撤，但仍能威胁到挺进乌克兰的德军北翼，所以德军最高统帅部决定，一旦斯摩棱斯克附近苏军被击溃，古德里安的第2装甲集团军与中央集团军群的第2军应中止向莫斯科的前进，折回向南绕到普里皮亚特沼泽地背后以摧毁苏第5军，并和已在此时作战的第1装甲集团军联手攻占基辅。博克和古德里安反对原计划的这种改变，害怕进军莫斯科的勇猛势头将丧失殆尽，结果这种恐惧为后来的事实应验，但他们二人的意见却被希特勒驳回。

事实上，苏军投入战场的作战部队远远不止360个师，有些历史学家得出结论说苏军参战部队多达600个师。德军中央集团军群司令的战争日记显示，希特勒对德军1941年8－9月间不以全速进军莫斯科的这一致命决定起了多么重大的作用。希特勒于8月4日亲自来到罗弗伊鲍里索夫，并说他认为克里米亚是首要进攻目标，否则克里米亚将变为“苏军针对罗马尼亚的一艘不沉的航空母舰”。希特勒意欲从斯大林手中夺取乌克兰的粮食、高加索的石油和顿涅茨地区的煤炭，这让他犯了重大错误，没有继续向莫斯科推进，反而南下准备攻占基辅。希特勒参谋部想要打败俄军主力，并尽快攻取莫斯科，但希特勒所提出的基于经济战争的大战略占了上风，他为完成这些多重任务，将部队分散各处，这样就抛弃了攻取莫斯科的机会。然而莫斯科是苏联南北交通枢纽的一个重要节点，是苏联行政和政治中心，对于苏联红军士气有着不可估量的影响，而且莫斯科城本身就是苏联重要的工业中心。