Германское наступление на Ленинград возобновилось 8 августа 1941 г. К тому времени группа войск «Север» была усилена дополнительными моторизованными соединениями, а 1-й воздушный флот получил еще около 400 самолетов, в том числе пикирующие бомбардировщики. Мощными ударами с плацдармов под Кингисеппом и западнее озера Ильмень германские войска глубоко охватили фланги и к 26 августа окружили основные силы советской группировки, оборонявшей Лужский рубеж. Значительной части окруженных удалось прорваться из котла, однако обвал фронта между Финским заливом и Ильменем позволил противнику выйти на ближние подступы к Ленинграду.
Дополнительные сложности создало начавшееся еще 31 июля наступление финской Юго-Восточной армии на Карельском перешейке. Если раньше советское командование могло перебрасывать с перешейка войска для усиления обороны юго-западнее Ленинграда, то теперь оборонявшаяся на широком фронте между Финским заливом и Ладогой 23-я армия сама нуждалась в усилении. Финское наступление остановилось только на линии Карельского укрепрайона. Этот укрепрайон, отнюдь не являвшийся чудом фортификации, тем не менее стал надежной опорой для 23-й армии. Финские войска не имели ни значительного количества тяжелой артиллерии, ни отработанной тактики штурма укрепленных полос, а потому их попытки пробиться дальше на юг провалились.
Сложившаяся обстановка наглядно показала, что Северный фронт, простершийся от Кольского полуострова до Таллина и Ильменя, чересчур громоздок, и Ставка решила разделить его на два фронта: Карельский и Ленинградский. В состав первого включались войска, действующие между Баренцевым морем и Ладогой, а в состав второго — войска на Карельском перешейке и к югу от Ленинграда. С 5 сентября командование Ленинградским фронтом принял маршал Ворошилов.
30 августа германские войска взяли поселок Мга, через который проходила последняя железная дорога, связывавшая Ленинград с остальной страной. Для предотвращения вражеского прорыва к Ладожскому озеру Ставка начала формировать 54-ю армию под командованием маршала Григория Ивановича Кулика. Но эта мера запоздала: 8 сентября части XLI моторизованного корпуса захватили Шлиссельбург. Ленинград оказался отрезан от большой земли вытянутым от Синявино к берегу Ладоги выступом шириной около 12 километров. В германских документах этот выступ получил название «Бутылочного горла», а в советской историографии — Шлиссельбургско-Синявинского выступа.
Дальнейшие планы нацистов предусматривали форсирование Невы и бросок навстречу финским войскам с целью отрезать Ленинград от Ладоги. Добившись таким образом полной изоляции города, германское командование предполагало подвергнуть его массированным ударам артиллерии и авиации. Еще 8 июля генерал Гальдер сделал в своем дневнике запись, не оставляющую ни единого сомнения в том, какую судьбу Гитлер уготовил Ленинграду и его жителям: «Непоколебимо решение фюрера сравнять… Ленинград с землей, чтобы полностью избавиться от населения… которое в противном случае мы потом будем вынуждены кормить».
Осуществлению гитлеровских планов помешали активные действия Красной Армии. Еще до замыкания блокады 54-я армия получила приказ нанести контрудар в направлении Мги. Уже на следующий день после падения Шлиссельбурга войска маршала Кулика, не завершив сосредоточения, перешли в наступление на западный фас Шлиссельбургско-Синявинского выступа. Выполнить поставленные задачи поспешными ударами не удалось, однако эти удары сковали те германские соединения, которые должны были форсировать Неву. Вместо соединения с финскими войсками на Карельском перешейке нацистам пришлось укреплять оборону «Бутылочного горла».
Юго-западнее Ленинграда германская пехота прорвалась к берегу Финского залива между Петергофом и Стрельной, отрезав советской 8-й армии под Ораниенбаумом пути к отступлению, так что командование Ленинградского фронта для прикрытия южных подступов к городу могло задействовать только 42-ю и 55-ю армии. Командование Ленинградского фронта во главе с Ворошиловым развило активную деятельность по организации обороны на Пулковских высотах и под Колпино. В боях на этих рубежах значительную роль сыграли танки КВ, усиливавшие боевые порядки пехоты. 14 сентября фон Лееб, посетив 4-ю танковую группу, с досадой констатировал в своем дневнике: «Пулковские высоты представляют собой укрепленный район обороны, плотно занятый войсками противника».
Окружение Ленинграда встревожило Ставку. И хотя командование Ленинградского фронта приняло целый ряд мер, в конечном итоге давших положительный результат, Сталин подверг действия Ворошилова и его соратников жесткой критике и направил в осажденный город группу военачальников во главе с генералом армии Георгием Константиновичем Жуковым. Вечером 13 сентября Жуков вступил в должность командующего Ленинградским фронтом. В своих действиях Георгий Константинович в основном опирался на разработки, подготовленные фронтовым штабом еще до его прибытия. При этом особое внимание он уделил организации системы артиллерийского огня с привлечением судов и береговых батарей Балтийского флота.
Морская артиллерия сыграла большую роль в отражении сентябрьского наступления на Ленинград. 345 орудий Балтфлота калибром от 100 до 406 миллиметров выпустили в ходе боев свыше 25 тысяч снарядов, из которых почти 6 тысяч составили снаряды большой и особой мощности калибром от 180 до 406 миллиметров.
К середине сентября германский натиск на Ленинград начал ослабевать. Командование вермахта готовило операцию по захвату Москвы и потому спешно усиливало группу войск «Центр». Из подчинения фон Лееба изымалась 4-я танковая группа с большинством танковых и моторизованных дивизий, действовавших на ленинградском направлении. Также значительно ослаблялся 1-й воздушный флот.
Дополнительные сложности группе войск «Север» создавала нехватка боеприпасов, вызванная большим их расходом в напряженных боях и сложностью их доставки из-за протяженности коммуникаций. В результате гитлеровцы не смогли ни прорвать советскую оборону на южных подступах к Ленинграду, ни уничтожить образованный 8-й армией Ораниенбаумский плацдарм.
Тем не менее положение Ленинграда оставалось чрезвычайно тяжелым. Над его жителями и гарнизоном нависла угроза голода и предотвратить ее мог только прорыв блокады. Командование Ленинградского фронта еще при Ворошилове задумало форсировать Неву и нанести удар навстречу 54-й армии. Жуков решил реализовать этот замысел, для чего на северном берегу Невы была сформирована Невская оперативная группа. Уже на этапе подготовки операции возникло множество проблем, среди которых одной из основных стала нехватка переправочных средств, вынудившая использовать даже лодки из городских парков.
В ночь на 20 сентября Невская оперативная группа начала операцию. Форсирование реки удалось только отряду 115-й стрелковой дивизии, на лодках и плотах переправившемуся через реку у Невской Дубровки и образовавшему на противоположном берегу небольшой плацдарм. Однако вскоре этот плацдарм, прозванный Невским пятачком, плотно обложили германские части, и развить с него удар навстречу 54-й армии не получилось. Невский пятачок стал ареной ожесточенных боев — гитлеровцы стремились ликвидировать его, чтобы восстановить фронт по Неве, а для командования Ленинградского фронта плацдарм оставался единственной надеждой на пробивание коридора к большой земле.
В отчаянной обстановке осени 1941 года советское руководство сильно сомневалось, что Ленинград удастся удержать. Сталин без обиняков указывал командованию Ленинградского фронта: «Если вы… не восстановите связи с 54-й армией, <…> все ваши войска будут взяты в плен. Восстановление этой связи необходимо не только для того, чтобы снабжать войска Ленфронта, но и, особенно, для того, чтобы дать выход войскам Ленфронта для отхода на восток… если необходимость заставит сдать Ленинград… Для нас армия важней. Требуем решительных действий».
В последние дни сентября началось масштабное наступление группы войск «Центр» на московском направлении. Уже к концу первой декады боев на западных подступах к столице сложилась острейшая ситуация, и 5 октября Сталин отозвал Жукова из Ленинграда.
На северо-западном фланге советско-германского фронта противник тоже не сидел сложа руки. Еще 1 октября Гитлер потребовал провести оставшимися в группе войск «Север» моторизованными соединениями наступление на Тихвин и далее, в сторону Свири, с целью соединения с финскими войсками, действовавшими между Ладожским и Онежским озерами. Успех этой операции привел бы к невозможности снабжения Ленинграда по Ладожскому озеру.
16 октября ударная группировка 16-й полевой армии перешла в наступление. Захватив плацдарм на восточном берегу Волхова в районе Грузино, гитлеровцы в течение двух дней накапливали на нем силы. 18 октября XXXIX мотокорпус в составе двух танковых и двух моторизованных дивизий рванулся к Тихвину, прикрываемый с юга вспомогательным ударом XXXVIII армейского корпуса на Малую Вишеру. Севернее I армейский корпус двинулся на север вдоль Волхова с задачей окружить и разгромить советские войска на южном берегу Ладожского озера.
Не имея резервов, советские 52-я и 4-я армии не могли остановить энергичное наступление противника. 23 октября XXXIX мотокорпус взял город Будогощь, создав угрозу тылу 4-й армии и вынудив ее отступать. 9 ноября германские танки ворвались в Тихвин. Тем временем пехота I армейского корпуса вплотную подошла к Волховстрою.
С падением Тихвина положение Ленинграда стало практически отчаянным. Железная дорога, по которой к Ладожскому озеру поставлялись грузы для осажденного города, была перерезана. Казалось, начинают сбываться зловещие слова, сказанные Гитлером в Мюнхене 8 ноября: «Ленинграду рассчитывать не на что. Он падет рано или поздно. Кольцо блокады не разорвать никому. Ленинграду суждено погибнуть от голода».
В этой ситуации Ставка приказала генералу армии Кириллу Афанасьевичу Мерецкову, командовавшему 7-й армией, которая держала оборону против финских войск на Свири, возглавить 4-ю армию и отбросить германскую группировку от Тихвина. Мерецков первым делом перебросил в район севернее Тихвина танковую бригаду и стрелковый полк из 7-й армии и организовал локальную атаку, вынудив германские части под Тихвином перейти к обороне. После этого он начал перегруппировывать силы 4-й армии для контрнаступления, рассчитывая окружить вражеские войска.
Под Волховстроем 54-я армия смогла навязать германскому I армейскому корпусу затяжные бои. Под Малой Вишерой 52-я армия и Новгородская армейская группа начали контратаки против измотанного противника. Ход боевых действий показывал, что германское командование сильно переоценило возможности 16-й армии.
Под Тихвином германский I армейский корпус в ответ на усиливающееся давление советской 4-й армии огрызался контратаками. Как писал после войны Мерецков, наступление «все больше и больше принимало характер встречных боев, исход которых склонялся то в одну, то в другую сторону». Лишь в начале декабря Северной оперативной группе 4-й армии удалось взломать вражескую оборону западнее Тихвина и создать угрозу коммуникациям германских войск в городе. Стремясь избежать окружения, германское командование отдало приказ на отход от Тихвина.
Ставка высоко оценила заслуги Мерецкова, поставив его во главе образованного 17 декабря Волховского фронта, объединившего 4-ю и 52-ю армии. К исходу месяца войска нового фронта вытеснили противника за Волхов — гитлеровцам удалось сохранить лишь небольшой плацдарм в районе Киришей.
Значение победы Красной Армии в борьбе за Тихвин сложно переоценить. Без этого города и проходящей через него железной дороги было бы невозможно существование Дороги жизни. Кроме того, благодаря срыву германского наступления за Волховом, советские войска сохранили возможность деблокирования Ленинграда. Город получил шанс выдержать осаду.