Talvisodan alussa Suomen tilanne vaikutti toivottomalta. Suomen armeijalla oli liian vähän aseita, ammuksia ja muita varusteita. Monet miehet joutuivat lähtemään sotaan omissa vaatteissaan. Neuvostoliiton armeijalla taas oli paljon miehiä, aseita ja uusia sotakoneita, kuten panssarivaunuja ja lentokoneita. Neuvostoliiton ylivoima oli niin suuri, että Stalin ajatteli sodan olevan ohi parissa viikossa.

Stalin halusi saada sodan näyttämään siltä, että Suomen työläiset olivat kutsuneet puna-armeijan Suomeen. Hän perusti sodan alussa Terijoen hallituksen, jonka johtajaksi tuli suomalainen kommunisti Otto Wille Kuusinen. Stalin väitti, että Terijoen hallitus oli Suomen virallinen hallitus. Terijoen hallitus solmi Neuvostoliiton kanssa ystävyys- ja avunantosopimuksen ja sopi uusista rajoista. Stalin ajatteli, että Suomen työläiset alkavat kannattaa Terijoen hallitusta ja ottavat puna-armeijan vastaan vapauttajana.

Stalin oli kuitenkin väärässä. Suomen työläiset olivat tottuneet demokratiaan ja ymmärsivät, että Terijoen hallitus oli Stalinin propagandaa. Työläisten ja entisten torpparien elintaso oli noussut 1930-luvulla eivätkä he halunneet Suomeen Neuvostoliiton mallin mukaista kommunismia. Talvisodan aikana Suomen työläiset ja porvarit taistelivat yhdessä Neuvostoliittoa vastaan. Se oli ensimmäinen kerta, kun vuoden 1918 sisällissodan viholliset toimivat yhteisen päämäärän eteen. Tästä sodan aikaisesta yhtenäisyydestä käytetään nimeä talvisodan henki.

Talvisodan henki yllätti Stalinin, ja hän joutui luopumaan Terijoen hallituksesta. Sota ei sujunut muutenkaan Stalinin suunnitelmien mukaan. Talvi oli kylmä, ja suomalaiset puolustivat sitkeästi omaa maatansa. Puna-armeija kärsi paljon tappioita, ja suomalaiset saivat pysäytettyä hyökkäyksen joulukuussa 1939.

Karjalan kannaksella sota muuttui asemasodaksi. Puna-armeija hyökkäsi jatkuvasti, mutta juoksuhautoihin kaivautuneet suomalaiset aiheuttivat heille suuret tappiot. Rintama pysyi paikoillaan.

Pohjois-Suomessa puna-armeija eteni pitkässä jonossa kapeita teitä pitkin. Teiden ympärillä oli metsää. Suomalaiset tekivät useita nopeita hyökkäyksiä sivusta ja saivat pysäytettyä puna-armeijan etenemisen. Sen jälkeen suomalaiset pilkkoivat puna-armeijan joukot pieniin osiin, joista käytettiin nimeä motti. Suomalaiset saartoivat motit ja tekivät niihin hyökkäyksiä. Tästä suomalaisten sotataktiikasta käytetään nimeä mottitaktiikka. Sen seurauksena tuhannet puna-armeijan sotilaat kuolivat nälkään, pakkaseen ja suomalaisten hyökkäyksiin.

Talvisodan aikana toisessa maailmansodassa oli hiljainen vaihe ja koko maailman huomio kohdistui Suomeen. Suomi sai paljon myötätuntoa ja ihailua, mutta vähän konkreettista apua. Suomeen tuli jonkin verran ulkomaalaisia sotilaita, mutta heidän merkityksensä jäi vähäiseksi.

Suomalaisten pysäyttämä puna-armeijan autokolonna Raatteen tiellä vuonna 1940.