Готовилось к летней кампании и советское военное руководство. Разведка неоднократно сообщала весной 1942 г., что основное внимание немецкого командования в текущем году будет приковано к южному флангу Восточного фронта. Однако Генштаб Красной Армии полагал, что наибольшую угрозу представляет германское наступление на участке Брянск – Курск. Здесь немцы могли развернуть крупные моторизованные силы и в случае успеха повернуть как на юг, так и на север – на Москву. Главные советские силы были сосредоточены именно на центральном участке – для защиты Москвы. Сталин не исключал, что Гитлер предпримет летом новое наступление на столицу. Определенную роль в его опасениях на этот счет сыграла и подброшенная немцами дезинформация – так называемый «план Кремль». Согласно этому плану в июне группа армий «Центр» должна была возобновить мощное наступление на Москву, окружить ее плотным кольцом и заставить капитулировать.
По вопросу о том, как должны действовать советские войска в летней кампании 1942 г. в Москве, в Государственном Комитете Обороны развернулась дискуссия. В марте было созвано важное совещание, на котором начальник Генштаба маршал Б. Шапошников предложил не распылять силы и ограничиться на ближайший период активной обороной, готовя войска для решающих сражений. Однако Сталин был против такой стратегии. Он считал, что нельзя просто так «сидеть сложа руки и ждать, пока немцы нанесут удар первыми». Было решено самим нанести по врагу ряд упреждающих ударов. На практике это решение повлекло за собой подготовку и проведение наступательных операций (большего или меньшего масштабов) практически на всех советских фронтах, за исключением самого северного, Карельского фронта. Намечались следующие действия: разгром ржевско-вяземской группировки противника, удар в направлении Харькова, освобождение Крыма, ликвидация демянского плацдарма, операция по деблокаде Ленинграда. Конечной целью к концу 1942 г. был выход на границу СССР. Самым уязвимым местом в советском плане стала сама постановка задач – и обороняться и наступать; отсутствие четкого понимания ситуации, переоценка своих сил и недооценка противника сыграли вскоре с командованием Красной Армии роковую роль.
Начавшиеся в мае активные боевые действия на многих участках советско-германского фронта довольно быстро вскрыли несостоятельность замыслов командования Красной Армии. Застопорилось наступление 2-й ударной армии со стороны Волхова к Ленинграду; более того, сама она была отрезана от основных сил и вынуждена была пользоваться лишь узким коридором для снабжения прорвавшихся вперед частей. Безуспешными были попытки советских частей захлопнуть демянский котел, в котором находилось до 100 тыс. немецких солдат. Германскому командованию удалось наладить довольно эффективное снабжение своих частей в районе Демянска по воздуху. Наступление в Крыму, западнее Керчи, также захлебнулось. Командующий Крымским фронтом Д. Козлов был практически подавлен «опекой» со стороны члена Военного совета фронта Л. Мехлиса, действовал с оглядкой на него, что привело к трагическим последствиям. Начавшееся 8 мая 1942 г. немецкое наступление на Керченском полуострове, как нож по маслу, разрезало неподготовленные к обороне советские позиции. Керченская катастрофа стоила советским войскам 176 тыс. человек. Теперь все немецкие силы в Крыму были переброшены к Севастополю – городу славы русских моряков. Судьба этой крупнейшей базы на Черном море была теперь практически предрешена. Сражение за Севастополь продолжалось еще два месяца, но к 7 июля героическое сопротивление его защитников было сломлено. Потери Красной Армии составили здесь 95 тыс. пленными и 45 тыс. погибшими.
Одновременно с боями в Крыму разгорались сражения под Харьковом. Войска Юго-Западного направления под командованием С. Тимошенко в мае 1942 г. довольно успешно начали свое наступление с барвенковского плацдарма. Продвижение советских войск поставило 6-ю армию Паулюса в непростое положение, однако оно не привело к решительным результатам. Более того, немцам стали известны планы командования Красной Армии на этом направлении, поскольку незадолго до наступления к ним в плен попал командующий 48-й армией генерал А. Самохин, везший из Москвы на фронт важные оперативные карты. Летчик по ошибке перелетел линию фронта и посадил свой самолет на вражеский аэродром.