迫不及待地开始了下一轮钳形包围攻势。7月11日，古德里安第2装甲军群出人意料地渡过第聂伯河，在奥尔沙以南、新贝霍夫以北建立起坚强的桥头堡，开始向铁木辛哥的后方斯摩棱斯克快速推进。与此同时，霍斯第3装甲集群克服了沼泽地障碍，从北面赶了上来。7月16日，两个装甲集群在斯摩棱斯克地区再次达成合围，苏军第16、第20集团军被装进“口袋”。不过，古德里安没有封住南面的一个缺口。到8月5日，斯摩棱斯克包围圈中的苏军停止最后抵抗时，苏军约30万人被俘，损失坦克3000多辆。接着德军又在罗斯拉夫围歼苏军第28集团军，随后又歼灭了新建不久的苏军中央方面军。到8月底，德军“中央集团军群”基本粉碎了白俄罗斯地区的苏军主力，俘虏约60万人，摧毁并缴获坦克5000余辆，向前推进800多公里，离莫斯科只有400公里。

    在北方，霍普纳第4装甲集群中的曼斯坦因第56装甲军、莱茵哈特第41装甲军作为德军“北方集团军群”的两支攻击矛头，突破苏军防线，穿越立陶宛全境，攻入拉脱维亚。6月23日，德、苏两军在拉塞尼埃村展开大规模坦克交战，莱茵哈特第41装甲军击败苏军第3、12摩托化军共三个坦克师，苏军退出里加。6月26日，曼斯坦因第56装甲军的前锋部队伪装成苏军，混入撤退的苏军纵队，一直到达德维纳河，夺取了一个渡口，使库兹涅佐夫坚守德维纳河的希望成为泡影。苏军开始向列宁格勒方向撤退。由于苏联的欧洲部分呈漏斗形，越往东就越宽，德军攻入苏联境内，受这种地形制约，德军向列宁格勒的进攻轴心像扇子骨一样散开，兵力明显不足。加上这一地区大多是连绵的森林和沼泽地，使德军赖以取胜的装甲部队在贝帕斯湖、伊耳缅湖受到极大限制，几乎无法动弹。

    7月10日，苏军最高统帅部进行改组，斯大林出任最高统帅，将西部战场划分为三个战区：西北战区、西部战区、西南战区。伏罗希洛夫为西北战区总司令，日丹诺夫为政委，包括波波夫的北方方面军和索宾尼科夫的西北方面军。7月底，芬兰部队从拉多加湖东、西两个方面向波波夫的北方方面军施加压力，苏军被迫后退130公里。德军虽然取得初期的胜利，但由于补给困难、地形恶劣，步兵远远落在后面，致使在边境地区被击败的苏军第8、11、27集团军的大部得以逃脱，苏军西北方面军建制上完整无损，只是丢弃了许多重型装备，暂时失去了大片领土。如果西北方面军死守边境地区，其下场也就和巴甫洛夫的西方方面军一样悲惨了。德军在这一地区实际上打了一场击溃战，在8月，他们像蜗牛一样向列宁格勒缓慢爬去。而苏军的全部兵力都向列宁格勒收缩，加强了该城的防守力量。同时，苏方几乎每天动员近50万人构筑列宁格勒的防御工事，为后来保卫战的胜利奠定了基础。总之，由于德军统帅部忽视了地形和空间的因素，德军对波罗的海地区的闪击战最终失败了。

    在南方，德军原打算从波兰和罗马尼亚同时出动，两路夹击乌克兰地区的苏联西南方面军，但开战时，担心苏联会对罗马尼亚普罗耶什蒂油田实施打击，因而采取从波兰单边一路迂回。克莱斯特第1装甲集群充当德军“南方集团军群”进攻矛头，于6月23日，开始同苏军第22、9、19机械化军交战。由于苏军坦克部队是刚刚仓促拼凑的，没有经过良好训练，更谈不上什么战斗经验，除了在番号上能唬唬人，实际上不堪一击。克莱斯特击败苏军3个机械化军后，继续向纵深挺进，威胁苏军第6、26、12集团军退路，7月1日，罗马尼亚军和德军第11军团渡过普鲁斯特河，向德涅斯特河前进，使苏军处境岌岌可危。6月30日，莫斯科指示西南方面军司令员基尔波诺斯下达全线撤退令，苏军抛弃重装备，迅速退守1938年的旧边境上。