1933年1月希特勒上台，标志着德国法西斯政权的建立，苏德良好的军事合作关系也因此受到严重的影响。1934—1935年，两国贸易额急剧下降接近于零。但疯狂反苏反共的希特勒有时也能客观估计形势，1933年4月底，他在接见苏联驻德国全权代表时表示，他与斯大林在反对凡尔赛和约体系上是一致的，“双方可以互相补充并给予相互帮助”。
以此为契机，1933年8月1日，联共（布）中央政治局批准苏联政府向德国订购武器的动议。1936年，苏联制订了一个宏伟的海军建设计划，这个计划实现的首要前提就是德国提供帮助。苏联造船人民委员捷沃相回忆，他每次向德国提出订货的论证和清单都要先交斯大林审定，可见其受重视的程度。这一时期，苏联驻德大使馆商务代表康杰亿马克的贷款时，提出要用贷款的一半订购德国的军工产品，特别是军舰、潜艇和飞机，谈判差点获得成功，只因希特勒被苏联人的庞大胃口吓坏了，所以才叫停。
1938年底，希特勒开始具体计划发动大战，为避免德国重蹈两线作战的覆辙，德国突然率先提出加强苏德军事合作问题，提出用苏联原料换德国武器的方案。斯大林求之不得。1939年1月，他命令所有与军事工业相关的人民委员15天内提出A、B两份向德国订货的清单。
据统计，从1939年8月《苏德互不侵犯条约》签订到1941年6月22日苏联遭受德国全面进攻，苏方提供了石油、棉花、磷酸盐、铁矿石、铬矿石、锰矿石、有色金属等价值4.7亿马克的战略物资，德方提供了未建成的“吕措”号重型巡洋舰及建造该舰所需的设备、舰炮、水雷、鱼雷、潜望镜、最新型号的飞机样品、火炮样品、坦克、通讯设备、300多种机床和机械样品，发动机、气轮机等。
为了保证德国供货的质量和期限，苏联政府令捷沃相率一个委员会常驻德国，该委员会及其麾下专家在1941年上半年竟达700人之多。捷沃相对德国官员说：“我们的任务是从德国得到最新最完善的军工设备样品。我们不购买老式军品……只要我们不拿准这一点，我们不可能同意这样的订货。”
从执行协议的态度看，双方是守信义的。1941年上半年，即德国陈兵400万于苏联西部边界直至进攻苏联的前一天，德国一直按照协议供给苏联货物，其数量超过了1940年的总供货量。苏联一直按协议忠实供给德国货物，直到1941年6月22日的前一天，整列整列火车的货物仍停在边境，待发西送的。
其实，希特勒只想把红火的苏德军事合作当作战略欺骗的工具。希特勒在1941年初指示与苏联有关的军事订货必须绝对地履行，德国企业都得到按时完成苏联订货的指令，甚至在需要时不惜损害本国军队的订货。为了欺骗苏联，德国抓紧向苏联供货，临近战争的4-6月，德国的供货量甚至超过了苏联同期的供货量。这一切使斯大林不相信希特勒的进攻就在眼前，待到1941年6月22日德军开始炮击边境时，斯大林恼怒地骂了一句“这个混蛋！”从这一天开始，苏德长达20余年的军事合作被硝烟和鲜血所埋葬。