Всего в составе фронта насчитывалось 45 дивизий (24 стрелковых, 12 танковых, 6 моторизованных, 2 кавалерийские; 4-й воздушно-десантный корпус принят за расчётную дивизию).[2]
Против Западного округа противник сосредоточил самую мощную группировку войск — группу армий «Центр» (генерал-фельдмаршала Ф. фон Бока) в составе 4-й и 9-й полевых армий и 2-й и 3-й танковых групп; всего 50 дивизий, из них 31 пехотная, 9 танковых, 6 моторизованных, 3 охранных и 1 кавалерийская.
В Белостокско-Минском сражении (22 июня — 8 июля) войска Западного фронта потерпели тяжёлое поражение: бо́льшая часть сил фронта попала в окружение и была уничтожена как боевая сила. Из 625 000 человек своего состава фронт потерял около 420 000, в руки противника попало большое количество военной техники.
Всю вину за поражение нарком обороны СССР И. В. Сталин возложил на командование фронта. 30 июня командующий фронтом генерал армии, Герой Советского Союза Д. Г. Павлов был отстранён от командования и 4 июля арестован. После недолгого следствия Павлов был приговорен к расстрелу. Вместе с ним 22 июля были расстреляны: начштаба фронта генерал-майор В. Е. Климовских и начальник связи фронта генерал-майор А. Т. Григорьев. Начальник артиллерии фронта генерал-лейтенант Н. А. Клич и командир 14-го мехкорпуса генерал-майор С. И. Оборин арестованы 8 июля и затем расстреляны, командующий 4-й армией генерал-майор А. А. Коробков отстранён 8 июля, на следующий день арестован и расстрелян 22 июля.
30 июня новым командующим фронта был назначен генерал-лейтенант А. И. Ерёменко, 1 июля начальником штаба — генерал-лейтенант Г. К. Маландин, 3 июля членом Военного совета — армейский комиссар 1 ранга Л. З. Мехлис.
2 июля командующим фронтом был назначен нарком обороны СССР маршал С. К. Тимошенко (Ерёменко был оставлен его заместителем). Одновременно в состав фронта были переданы войска Второго Стратегического эшелона.