就在左翼的古德里安第2装甲集群击退苏军的反突击后高速突进的同时，德军从右翼伸向西方方面军纵深的另一支装甲铁钳——陆军大将霍特指挥的德军第3装甲集群也开始收拢。由于从战争一开始，红军西方、西北方面军就没有对这个从两个方面军结合部穿插进来的德国装甲集群给予足够重视，因而只有苏军西北方面军机械化第3军所属的坦克第5师，以及西方方面军第13集团军所属的步兵21军对该装甲集群进行了反击。
最先阻止该装甲集群的是红军坦克第5师。该师从6月22日4时20分起便遭到了德国飞机的猛烈打击，实力遭到了很大的损失。但该师所属坦克第9团的27辆T-28中型多炮塔坦克和一些BT快速坦克却在德军必经的涅曼河铁桥上与德国摩托化第39军的主力——精锐的第7装甲师（265辆坦克）展开了力量悬殊的激战，该师的前任指挥官就是著名的“沙漠之狐”隆美尔。
红军首先利用一些车身掩埋在地下的坦克露在地面的炮塔，对行进中的德国坦克群进行出其不意的射击，然后再将活动的坦克投入战斗，给德军造成了不小的损失。与红军坦克第5师的战斗给德国第7装甲师第25坦克团团长勒坦堡上校的印象极为深刻，这个曾在法国战役中指挥部队重创过英国第1装甲旅的骑士铁十字勋章获得者，在给上级的报告中宣称，这是他坦克战生涯中所经历过的最残酷的战斗。第二天，这位团长本人也被打成了重伤，并在6月28日遭到苏军伏击身亡。第7装甲师蒙受了很大损失，“巴巴罗萨”行动第一天就有一半坦克丧失了作战能力。
但红军坦克第5师在精锐的德国坦克部队的还击下损失更为惨重，仅从6月22日到23日，就有90辆坦克（包括24辆T-28中型多炮塔坦克）被德军摧毁。该师最终未能阻止德军的推进。
在克服苏军的抵抗后，拥有4个装甲师、3个摩化师、4个步兵师，近千辆坦克的第3装甲集群得以在6月24日顺利地夺取维尔纽斯，将苏军西方、西北方两个方面军割裂开来。同一天，该装甲集群下属的装甲第12师还在利达附近击退了由西方方面军预备队抽调出来的苏军步兵第21军发动的反击。此时，由于巴甫洛夫将这个方向上的第13集团军步兵第44军用以防御在装甲第3集群以南进攻的德军第9集团军，因而在德军装甲部队和白俄罗斯首都明斯克之间出现了巨大的真空地带。尽管道路稀少且拥挤，第3装甲集群仍然得以从这里长驱直入。6月26日，1架中弹的苏联DB-3轰炸机撞向了几乎畅通无阻的德国坦克群和车队，它的驾驶员是红军航空兵第42师第207团的马斯洛夫，但后来的苏联史料却长期错误地将这一英雄行为划到了该团的另一名飞行员——207团大队长加斯捷洛大尉（估计也在这次战斗中身亡）的名下。
就在这一天，德军摩化第39军先头部队已经兵临明斯克城下。按德国陆军总司令部1941年1月31日的命令，德军将在这里完成对白俄罗斯苏军的合围。
这天15时，迫切想占领明斯克的德国人以1个坦克团、3个摩化团的兵力发动了冲击，企图一举夺占这座城市。当上百辆德国坦克在装备越野卡车、半履带输送车的摩托化步兵掩护下，放着音乐，气势汹汹地开向苏军阵地时，意想不到的抵抗发生了。
在他们前进的道路上担任防守任务的是苏军第13集团军步兵161、100师。这2个师在进入阵地前曾遭到过德国飞机密集轰炸，而且也没有任何炮火支援（他们的炮兵都被调走了），但他们却用集束手榴弹和燃烧瓶顽强地抵抗着德国坦克的攻击。虽然德军坦克和摩托车曾数次冲入苏军阵地。但在步兵第100师师长鲁西扬诺夫、步兵161师师长米哈伊诺夫的指挥下，苏军仍然打退了德国的进攻。在持续一天的战斗结束后，德国人在苏军阵地上丢下了15辆坦克的残骸。