巴巴罗萨作战失败的主要原因是低估了苏联和红军的抵抗能力和意愿。同时德军的战争计划并不一致，计划的后勤准备也不完善。德军在1941年底发现自身面临的情况是：红军的力量逐渐增强、然而德军的战力却因为某些因素而逐渐减弱。这主要是因为部署区域的过度延伸、运输的困难影响了补给和调度、恶劣的气候、以及各部队经过半年征战后的磨损造成的。步兵部队的兵员短缺现象从1941年9月出现后便一直未获改善，反而随着时间越加恶化。气候的不适，食物的短缺，过长的战线注定着德军走向失败。一直到战争结束为止，德国陆军都处于步兵短缺和补给支援缺乏的窘境。
而18拿破仑征俄的失败也经常被用作比较的例子。
低估苏联的潜力
德国大为低估了苏联红军的动员潜力：红军的主要动员人数(已经受过训练、可以在短期内参战的单位)比德国所预估的高出了两倍。到了8月初时，大量原先被歼灭的单位已经被新服役的单位替代。正如德军总参谋长弗朗茨·哈尔德于1941年8月11日的一篇日记中写道：“我们最初计算敌人大约有200个师，但现在已经察明番号的就有360个师。”而到1941年底，苏联重建和扩张了等同825个师级单位的数量，而且这还没有到达苏联存在的一千万动员潜能。这个事实几乎就代表了巴巴罗萨作战的失败，德国必须暂缓作战行动一个月以等待新的补给，等他们再度展开攻势时，距离秋季泥泞期的开始只剩下6个星期了。在另一方面，红军也即时替补了之前的大量损失，当师级部队在战前征召的士兵阵亡后，新的士兵马上加以替补，战争中苏联每个月几乎都征召了超过50万人从军。苏联在短期间内动员大量部队(虽然都是一些训练不足且缺乏装备的部队)的潜力最终使苏联得以撑过关键的前半年，而德国对苏联潜力的低估则导致了巴巴罗萨作战计划的不切实际。
同时，苏联情报单位正确的分析出日本不会加入对苏的战争，这使得苏联能够将驻扎在远东的部队抽调回东欧战场支援。
即使德国真的达成了作战原先的目标推进至阿尔汉格尔斯克—伏尔加河战线，战争也不太可能就此结束。苏联在东部依然有着广大的领土，同时苏联也已经将战争工业迁移至乌拉尔山脉、中亚和西伯利亚了，因此战争可能还会持续一段时间。
后勤计划的缺陷
巴巴罗萨作战的目标从一开始便相当不切实际。战争开始于干燥的夏季，是最适宜德军行动的季节，德军在最初数周里突袭并歼灭了大量的苏联军队。但当理想的季节过去、严酷的秋季和冬季来临时，苏联军队已经恢复一定实力，而德军的攻势则开始遭受阻挠。德军在经历漫长的战斗后却无法取得足够的补给;石油的缺乏也注定了德军不可能达成预定中的目标。
这种困难甚至在战争之前便已经被德国的后勤单位所察觉，但他们提出的警告却被德军高层所忽略。整个德国的计划是根基于一个假设上：5周内红军便会彻底崩溃，到时德军将能取得完全的战略自由，只需替少数机动单位补给必要的石油便能占领整个国家，因此并不需要担忧5周后的补给问题。这一假设基本上是基于之前苏芬战争时苏联红军的表现做出的，然而以苏德战争的表现上来看这一假设是不切实际的。
德国的步兵和装甲部队在第一周里快速推进了300英里，但他们的补给线却很难跟上进攻的速度。由于铁路轨距的差异，俄国留下的铁路网也无法加以使用，除非等到相同轨距的火车生产出为止。铁路和公路上速度缓慢的运输载具也成为苏联游击队的理想攻击目标。补给的缺乏严重延缓了德军闪击战的进度。
德国在后勤上的计划也严重高估苏联铁路运输网的可用状况。在波兰的道路和铁路状况尚称良好，但深入苏联领土的部分则情报有限，地图上标示深刻的道路在实际上往往只是粗糙的尘土道路，或甚至根本没有铺设完成。
