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。
气候
在整场战争中，或许没有其他因素如同天气一般被后人如此误解其影响。气候是战争中的“中立”角色，对于气候准备最佳的一方将能获得最多优势，而忽略准备的一方则会尝到其后果。对于红军力量的低估使得德军面临气候不利的威胁。
一项由美国进行的军事研究指出：希特勒的计划在严酷的冬季气候来临前便已经失败;他对于快速胜利的可能性抱持太大的自信，乃至于他对战争会拖延至冬季根本没有心理准备。在入侵的前5个月里德军总共遭受734，000人死伤(约为总人数3，200，000的百分之23)，到了1941年11月27日，德国陆军的军需部门将军爱德华·瓦格纳宣称：“我们已经到达人力和物资资源的极限了。我们即将面临寒冬的危险威胁。”
二战苏军
但德军仍然没有准备应付严酷的气候和苏联运输网络的恶劣状况。在秋季，恶劣的路面状况延缓了德军的进展。苏联的地面在夏季时是松散的沙地、在秋季时是黏稠的泥泞地、到了冬季地面则会被大雪所覆盖。德军坦克的狭窄轮距使其在泥泞地行动时非常缺乏附着力和漂浮力。相较之下，新的苏联坦克如T-34和KV系列重坦克的设计都考量了这些问题。德军有600，000匹用于提供补给和运输火炮的西欧马，但体型庞大的马匹在这种气候下却很难发挥作用。而红军所使用的体型较小的矮种马则更适合当地的气候，
德军对于1941年秋季和冬季的严酷气候几乎毫无准备。德国已经拥有足够的冬季装备，但由于交通运输能力的限制，却没有办法将这些装备完全发放至前线。结果导致军队无法取得适当的冬季装束，有些士兵们还将报纸塞进夹克来保暖，而当时的气温却已经低达-30 °C。为了运作暖炉和暖气，德军士兵不得不将已经非常缺乏的汽油用来当作燃料。而苏联士兵却配备了温暖而加衬的大衣、有衬底的军靴、以及覆盖毛皮的帽子。
二战苏军
一些德军武器配备在如此寒冷的气候下也无法正常运作。普通的润滑油在极低温下无法发挥效用，导致坦克和卡车引擎故障、机枪等自动射击武器无法正常开火。为了将炮弹装填进坦克的主炮里，坦克兵还必须先以小刀刮下黏附于炮管内结冻了的润滑油。苏联军队则较少受到这些问题所苦，因为他们早已经历当地的寒冬许多年了。德军必须将毛毯覆盖于飞机引擎上以免引擎结冻。而运作所有坦克和卡车所不可或缺的汽油也会因为寒冬而结冻。大多数苏联卡车和旧式坦克同样使用汽油，但新生产的坦克则已改使用不会结冻的柴油了。
对于俄国冬季作战的一个普遍错误认知是：所有军事行动都会因为泥泞、大雪而停止。但事实上军事行动只是被这些因素所缓慢，差别只在于德军遭受的缓慢程度较大、而准备充足的苏联红军遭受的影响较小罢了。苏联在1941年12月展开的反击，在某些地区将德军击退远达100英里，证明了只要准备充分，在冬季严寒下仍有可能进行机动性的作战。
当严酷的冬季开始后，希特勒担忧德军会重蹈拿破仑当年从莫斯科匆忙撤离的覆辙，于是下令德军部队必须死守他们的据点抵御苏联的反击。
