Однако приказы не обсуждают, поэтому Гудериан принял командование 2-й танковой группой, состоящей из 2-х корпусов, объединяющих 5 танковых и 3 мотопехотные дивизии. Перед вторжением в СССР он получил звание генерал-полковника, и ему оставался всего один шаг до звания фельдмаршала. Для этого необходимо было «всего-то» взять Москву.
В июне 1941 года танковые колонны Гудериана шли в первом эшелоне немецкой армии, пробивая оборону советских войск на главных направлениях. Спустя всего 15 дней после начала войны части 2-й танковой группы форсировали Днепр и нацелились на столицу Страны Советов. На первых этапах вторжения в СССР главный танкист Германии за свои выдающиеся успехи получил Дубовые листья к Рыцарскому кресту.
А вот дальше возникли сложности и разногласия с высшим руководством Третьего рейха. Гудериан считал, что Москву следует брать с ходу, не давая Красной Армии опомниться. Главный танкист Германии настаивал на сокращении сроков кампании, поскольку видел, что войска противника быстро обучаются современным приемам ведения боя. Кроме того, оправдались его худшие подозрения о новом танке: в июле 1941 года он сумел осмотреть Т-34, застрявший в болоте, и понял, что в Германии ничего подобного нет и в ближайшее время не будет. В октябре Гудериан в рапорте на имя командующего группой армий буквально потребовал срочно прислать на фронт специальную комиссию для изучения неизвестной модели танка. И уже 20 ноября в расположение 2-й танковой группы прибыли ведущие немецкие танковые конструкторы Ф. Порше, А Освальд, Э. Адерс, а также представители Управления вооружения сухопутных войск и Министерства вооружения. Специалисты тщательно осмотрели подбитые советские танки, а также опросили танкистов и артиллеристов. Мнения солдат конструкторам совершенно не понравились: фронтовики видели единственный выход в точном копировании Т-34. И дело было не только в личных амбициях немецких инженеров и их неприятии подражания, но и в том, что с технической точки зрения невозможно было сделать танк, идентичный советскому.
Гудериан, понимая, что в данном случае время работает не на его бронетанковые войска, настаивал на стремительном танковом ударе по советской столице. Он видел, что русские навязывают свою манеру боя — столкновение танков с танками. Гейнц Вильгельм считал, что такая тактика проигрышна для Германии, но даже в Генштабе его мало кто поддерживал. Поэтому главному танкисту приходилось выполнять приказы, которые он сам считал ошибочными.
Тем временем трудности нарастали. Большим сюрпризом для немецких генералов стали дороги. Известное российское бедствие теперь имело оборонное значение. Дороги, обозначенные на картах как «хорошие», попросту отсутствовали. Кроме того, выяснилось, что танкам очень вредна пыль фунтовых дорог. Цилиндры моторов приходилось чистить наждаком, их мощность понижалась.
Осенние дожди прибили пыль, но оказалось, что непроходимая грязь российского бездорожья еще хуже: танки передвигались с черепашьей скоростью, а колесная техника и вовсе не могла двигаться. Тягачи и танки вытаскивали автомобили, а сами при этом преждевременно выходили из строя.
А когда ударили морозы, для немецких бронетанковых войск наступили совсем тяжелые времена. Приходилось отогревать паяльными лампами двигатели боевых машин или разводить под их днищами костры. Таким образом, процедура запуска моторов растягивалась на долгие часы и не всегда заканчивалась успешно. Кроме того, оптические приборы выходили из строя, горючее замерзало, масло загустевало. В довершение всего, танки вязли в снегу, так их гусеницы были без шипов. Сами же танкисты не имели зимнего обмундирования, поэтому немецкие солдаты переодевались в советскую утепленную форму, спарывая кубари и нашивая на нее фашистские знаки отличия.
В немецких танковых войсках присказкой стали слова: «Это вам не Франция!»
Из Берлина тем временем требовали чуда. Гудериан, который сам был автором идеи блицкрига, теперь одним из первых сказал Гитлеру, что надо менять планы: немецкая армия не подготовлена к зиме, поэтому необходимо отойти на более подходящие позиции. Но фюрер не прислушался к его словам — он требовал от бронетанковых войск новых побед. В начале декабря 1941 года передовые отряды немцев вышли к пригородам Москвы. Самым большим успехом Гудериана в зимнем наступлении на столицу Союза стал захват города Калуги благодаря удачному обходу Можайской линии обороны советской армии.
Понимая, что дальнейшее продвижение вглубь страны приведет его войска к уничтожению, Гудериан в ночь на 6 декабря 1941 года приказал своим танкистам отойти от Москвы. Желая сохранить «стальную армаду» для будущих сражений, он опять ослушался начальства. Но если во Франции это сошло ему с рук как победителю, то под Москвой за самовольное отступление с позиций пришлось отвечать. Фельдмаршал фон Клюге написал фюреру донос на Быстроходного Хайнца, обвиняя того в постоянном саботировании приказов высшего командования. Это абсолютно не соответствовало действительности, но Гитлер, разочаровавшись в Гудериане, не пожелал объективно разобраться в деле.