Разработка операции против Советского Союза началась после того, как германское командование 21–22 июля 1940 года получило соответствующий приказ, и велось параллельно в ОКХ и ОКВ. Всего было подготовлено около двенадцати вариантов плана и оперативных набросков. Одним из первых свой вариант предложил 26 июля начальник отдела иностранных армий Востока полковник Э. Кинцель, считавший, что основной удар следует наносить на Москву, после чего предлагалось нанести удар в тыл советской группировке на Украине, которая будет вынуждена действовать с перевернутым фронтом. 27 июля начальник оперативного отдела Генштаба ОКХ полковник X. Грейфенберг предложил альтернативный вариант: основная группировка из 100 дивизий нанесет главный удар на Украине, разгромит там советские войска и далее станет развивать наступление на Москву. Эти варианты не нашли поддержки.
5 августа начальник штаба 18-й армии генерал-майор Э. Маркс представил «План Фриц», согласно которому 147 германских дивизий, развернутых в двух группах армий на московском и киевском направлениях, должны были нанести главный удар на Москву, после занятия которой следовало повернуть часть сил для поддержки войск, действующих на Украине. Операция должна была завершиться выходом войск на линию Архангельск — Горький — Ростов-на-Дону.
В начале сентября первый обер-квартирмейстер Генштаба сухопутных сил вермахта генерал Ф. Паулюс получил задание на основе плана Маркса составить общий план кампании, что и было им выполнено к 29 октября 1940 года. Однако дальнейшее изучение вопроса войны с СССР привело к появлению еще нескольких вариантов. Так, 15 сентября 1940 года в оперативном отделе штаба ОКВ был подготовлен вариант подполковника Б. Лоссбера, согласно которому предусматривалось развернуть против СССР три группы армий. Две группы сосредоточивались к северу от Полесья и наносили удары в Прибалтике и Белоруссии. Центральная группа армий при достижении Смоленска должна была получить оперативную паузу и в случае необходимости помочь северной группе в наступлении на Ленинград. Южная группа армий двумя ударными группировками от Люблина и из Румынии наносила бы удары на Днепропетровск с целью окружить и уничтожить советские войска на Украине. Целью кампании оставался рубеж Архангельск — Горький — Сталинград — Ростов.
Наряду с общим планированием в Генеральном штабе сухопутных войск в ноябре-декабре проводились игры, отрабатывавшие вопросы развертывания, взаимодействия, распределения сил. Правда, изучение всех этих вопросов подтвердило прежде всего мнение, что в ходе операции на все более расширяющейся, подобно воронке, к востоку территории не хватит немецких сил, если не удастся решающим образом сломить силу русского сопротивления еще до линии Киев — Минск — Чудское озеро.
