在巴巴罗萨行动制定时，德军总参谋部对苏联边境的一座军事要塞进行了详细的侦查，并且制定了相应的计划，这个要塞就是大名鼎鼎的苏联布列斯特要塞。

该要塞1833年开始从布列斯特城区开始修筑，直到第一次世界大战才全部建成，由布格河和人工运河分割开的四个独立小岛组成，中心城堡位于整个筑垒地域的中心。中心堡垒西南是捷列斯波尔要塞，正南方是沃伦要塞，北方则有科布林要塞作为屏障。各个要塞四周均有河流包围，要塞之间用桥梁连接。

布列斯特在中央集团军的进攻路线上，所以必须考虑到中央集团军下辖的古德里安的装甲集群如何快速推进，其北部是茂密的森林，根本不适合坦克的快速推进，而布列斯特南部的普拉特沼泽地带就更不能考虑，只有布列斯特才最适合坦克集群突击。

在德国空军的详细侦察下，德军发现要塞的修建进展缓慢。要塞根本没有能力阻止要塞外的交通要道，更不可能对要塞北部仅数公里的华沙－莫斯科铁路和布列斯特火车站构成威胁。

因此，德军决定使用配备重型武器的步兵包围要塞，并且消灭内部有生力量，装甲部队从北部迂回继续前进，进攻苏联。

进攻布列斯特要塞的是德军第四十五步兵师，该师在波兰战役中，13天徒步400公里，整个战役仅阵亡158人！1940年，该师强度法国恩河，第一个进入巴黎，战斗力惊人！为了能迅速拿下要塞，德军给第四十五步兵师配备了12个炮兵分队和9个六膛火箭炮分队，还动用了550至600毫米口径的重炮。此外，空军也对要塞进行了俯冲轰炸。

第十二军属下的第三十四步兵师和第三十一步兵师将从侧翼进行辅助攻击，第二装甲集群将为第四十五步兵师提供一切必要的战斗支援。

在要塞内的苏军部队，是苏联西部特别军区的七个步兵营、一个侦察营和两个炮兵营，另外还有第十七红旗布列斯特国境守备总队，第三十三独立工程建筑团和苏联内务人民委员部第一三二营的一部，人数大约在八千人左右。

1941年6月20日凌晨2时，德军进攻部队抵达预定攻击位置，此时竟然还有德国援助苏联的火车开进布列斯特火车站。凌晨3时15分，进攻开始，苏德战争爆发！

3时19分，仅4分钟后，第四十五步兵师的第一攻击波强渡至布格河对岸；3时23分，工兵分队组成的第二攻击波渡河，经过一阵短促突击后，两个攻击分队迅速穿越过捷列斯波尔要塞和沃伦要塞，直扑中心堡垒。

第一批抵达中心堡垒的德军士兵惊讶地发现，要塞得坚硬让先前的炮击毫无作用，反而叫醒了沉睡的苏军，第一批攻入中心堡垒的德军很快被反击的苏军击溃。

22日上午，苏军趁德军还未完全包围要塞的空隙，成功撤离了大部分辅助人员和伤员，至中午，留在要塞战斗的士兵还剩四千人左右。德军按照计划将四个堡垒分割孤立，并进行了数次猛烈进攻，均以失败告终。

22日晚，德军占领了捷列斯波尔堡垒和沃伦堡垒的大部分，并通过这两个堡垒连接中心堡垒的桥梁，占据了中心堡垒捷列斯波尔门和霍尔姆门之间的一段营垒。这一天的战斗中，德军阵亡了21名军官和290名士兵，远超整个波兰战役该师的伤亡人数，可见战斗之惨烈。

由于没有重炮，要塞内的士兵只能眼睁睁看着古德里安的装甲集群向苏联境内推进，在6月22日一天的时间里，德军装甲集群整整推进了数十公里，整个国境线都爆发了战斗，苏联西方面军一片混乱，根本没有人理会要塞发出的求救信号，也根本没有人来支援。

6月23日，德军在重火力掩护下，在中心堡垒内分割穿插，进行了8次猛烈进攻，都被击退，苏军也试图将德军清除出中心堡垒，也失败了。

24日，经历了重大伤亡的的德军明白，攻下布列斯特要塞，只能依靠围困，使苏军在饥饿、缺水、病痛的折磨下放弃抵抗。

25日下午过后，沃伦城堡内再也没有响起过枪声。

26日，中心堡垒的苏军派出一百二十人杀出中心堡垒的北门，试图穿过大桥突入科布林要塞，但只有几人抵达，旋即被俘虏。

27日，德军动用540毫米和600毫米臼炮，可以发射重达1.25吨和两吨的重型炮弹，德国空军则向要塞投掷重型炸弹。德军又从预备队调来第八十二工兵营，专门使用炸药来爆破未被炮火摧毁的建筑物，为进攻的步兵专门配备了火焰喷射器，准备在六月底一举拿下布列斯特要塞。

27日至29日，德军进行了两天的炮击，随后苏军命令工事内的妇女和儿童投降，并且表示军人将战斗到底。

德军最后通牒规定的时间到后，中心堡垒和科布林堡垒的苏军誓死不降，德军恢复了炮击，堡垒大部分被摧毁。6月30日，布列斯特要塞大部分被德军占领。

直到7月8日，德军第四十五步兵师向中央集团军群报告，称要塞已经被占领。但是，直到7月12日，西北壁垒仍有苏军在战斗，23日，德军才抓获已负伤且极度虚弱的扎夫里洛夫少校，他后来被送到战俘营，1945年4月被苏军解救。

整个布列斯特要塞保卫战，苏军伤亡2500余人，德军阵亡462人，包括80名军官和军士，另有一千余人负伤，虽然最终被攻陷，但是迟滞了德军步兵的进军速度，造成大批德军步兵无法及时参加明斯克战役，使许多苏军部队能够从德军的包围圈中突围撤退。