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.
В сентябре 1941 немецко-фашистское командование сосредоточило основные усилия на овладении районом Москвы. Противник планировал ударами своих войск из районов Духовщины, Рославля и Шостки окружить и уничтожить войска Западного (командующий генерал-полковник И. С. Конев), Резервного (командующий Маршал Советского Союза С. М. Будённый) и Брянского (командующий генерал-полковник А. И. Еременко) фронтов на подступах к Москве и до наступления зимы овладеть советской столицей. Для проведения операции «Тайфун» враг сосредоточил в группе армий «Центр» 77,5 дивизий (свыше 1 млн. чел.), 1700 танков, 950 самолётов, свыше 14 тыс. орудий и миномётов. Им противостояли 95 советских дивизий (около 800 тыс. чел.), имевших 782 танка (из них тяжёлых и средних — 141), 545 самолётов (преимущественно устаревших образцов), 6808 орудий и миномётов. На направлениях главных ударов превосходство врага в силах и средствах было подавляющим. 30 сентября — 2 октября противник перешёл в наступление. Ему удалось к 7 октября окружить крупную группировку советских войск западнее Вязьмы, которая в течение недели вела непрерывную борьбу с противником, сковав 28 вражеских дивизий. Это дало возможность советскому командованию принять срочные меры по организации отпора на Можайской линии обороны, куда прорвалась из-под Вязьмы и часть окружённых советских войск. 10 октября Западный и Резервный фронты были объединены в Западный фронт под командованием генерала армии Г. К. Жукова. Под Москву срочно перебрасывались силы с др. участков фронта и из глубины. 19 октября столица была объявлена на осадном положении. Из неё были эвакуированы часть правительственных и научных учреждений, учебных заведений, предприятий, дипломатический корпус. СВГК оставалась в Москве. В городе формировались полки и дивизии народного ополчения, на подступах к нему возводились оборонительные сооружения. Столица СССР превращалась в неприступную крепость. Упорной героической обороной советских войск противник в конце октября был остановлен. 15—16 ноября началось новое наступление немецко-фашистских войск на Москву. Ценой больших потерь немецко-фашистским войскам удалось в конце ноября продвинуться с С. к Красной Поляне и Крюкову (25—30 км от Москвы), а с Ю. — к Кашире, но сломить сопротивление героических защитников Москвы они не смогли. В оборонительных боях под Москвой советские войска проявили исключительную стойкость и массовый героизм. Они стояли насмерть, отражая удары превосходящих сил врага. Навеки вошли в историю подвиги панфиловцев и многих сотен и тысяч др. героев обороны Москвы. Противник полностью исчерпал свои наступательные возможности. Уже в конце ноября советские войска нанесли контрудары в районе Яхромы силами 1-й ударной армии и под Каширой — 1-го гвардейского кавалерийского корпуса.
С первых дней В. О. в. началась героическая борьба советского народа в тылу немецко-фашистских войск. Оккупанты встретили всеобщую ненависть и активное противодействие населения. Партизанское движение в Великой Отечественной войне 1941—45 , вдохновляемое и организованное Коммунистической партией, становилось всенародным. К концу 1941 в тылу врага действовало около 3500 партизанских отрядов и групп. На оккупированной территории Ленинградской, Калининской, Смоленской, Орловской и Курской областей РСФСР, Карело-Финской, Белорусской, Украинской и Молдавской ССР было создано свыше 800 подпольных горкомов, райкомов и районных партийных центров, около 300 горкомов и райкомов комсомола. Они выступили непосредственными организаторами всенародной борьбы в тылу врага.
В итоге военных действий летом и осенью 1941 немецко-фашистская армия, используя временные преимущества и превосходство в танках и авиации, нанесла серьёзный урон советским войскам. Ей удалось блокировать с суши Ленинград, выйти на ближние подступы к Москве, захватить значительную часть Донбасса и прорваться к Ростову. Враг оккупировал часть Карелии, всю Прибалтику, почти всю Ленинградскую область, Белоруссию, многие западные области РСФСР, Молдавию, Правобережную Украину и часть Левобережной, почти весь Крым. СССР потерял важные экономические районы, в которых до войны проживало свыше 40% населения, производилось 68% чугуна, 58% стали, 60% алюминия, 38% зерна, добывалось 63% угля.