8月底，德軍變更部署后沿莫斯科-列寧格勒公路再度發(fā)起進(jìn)攻。德軍付出重大損失后，于8月25日奪取了柳班，8月29日占領(lǐng)了托斯諾，8月30日抵達(dá)涅瓦河，切斷了溝通列寧格勒與外界的鐵路聯(lián)系。9月1日，蘇軍退至凱克斯霍爾姆維堡以東30-40公里一線。

9月8日，德軍遭受重大損失后沖過(guò)姆加車(chē)站，進(jìn)抵拉多加湖南岸，奪得什利謝爾堡，從陸上包圍了列寧格勒。自此，列寧格勒陷入德軍的三面包圍，只能從拉多加湖和空中得到補(bǔ)給，長(zhǎng)達(dá)900天的列寧格勒保衛(wèi)戰(zhàn)拉開(kāi)了序幕。

包圍列寧格勒之后，德軍對(duì)該市實(shí)施了駭人聽(tīng)聞的野蠻轟炸和炮擊，投擲了10多萬(wàn)枚航空燃燒彈和航空爆破炸彈，妄圖用恐怖轟炸和饑餓困死守城軍民。

9月9日，德軍又向列寧格勒發(fā)起新的進(jìn)攻。伏羅希洛夫元帥由于指揮不利而被撤職。9月10日，朱可夫大將接替指揮列寧格勒方面軍。朱可夫做出的第一個(gè)決定是：即使戰(zhàn)至最后一人，也要守住列寧格勒。他的口號(hào)是："不是列寧格勒懼怕死亡，而是死亡懼怕列寧格勒！"

與此同時(shí)，朱可夫迅速調(diào)整和加強(qiáng)了列寧格勒防御，各預(yù)備部隊(duì)得到了民兵支隊(duì)的補(bǔ)充，大批海軍軍人離艦上陸，一部分高射炮調(diào)到高地上用于打坦克。至9月底，列寧格勒西南和南面的戰(zhàn)線趨于穩(wěn)定。德軍一舉奪取列寧格勒的計(jì)劃破產(chǎn)了，抽調(diào)北路基本兵力進(jìn)攻莫斯科的企圖也隨之失敗。

從南面奪取列寧格勒的計(jì)劃失敗后，德軍于10月改向季赫溫實(shí)施突擊，與芬蘭軍隊(duì)會(huì)合，企圖完全封死列寧格勒。但是，德軍未能突至斯維里河。11月中旬，蘇軍轉(zhuǎn)入了反攻，11月20日，攻占了小維舍拉，12月9日奪回了季赫溫，將德軍趕過(guò)沃爾霍夫河。

列寧格勒保衛(wèi)戰(zhàn)具有全民動(dòng)員的性質(zhì)。列寧格勒的工業(yè)給前線提供了武器、裝備、服裝和彈藥，而該市居民則在被封鎖后第一個(gè)冬春提供了10萬(wàn)多新兵。為了使居民免于挨餓，拉多加湖區(qū)艦隊(duì)承擔(dān)了湖上給養(yǎng)、彈藥和武器的輸送。11月中旬，湖上航行因?yàn)楸舛兄埂?1月19日，又在拉多加湖的冰上開(kāi)辟軍用汽車(chē)路，被圍城市通過(guò)冰上交通線得到了戰(zhàn)斗和生活必需品的供應(yīng)，疏散了沒(méi)有勞動(dòng)能力的居民以及工業(yè)設(shè)備等。

盡管得到了一些給養(yǎng)補(bǔ)充，這些供應(yīng)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足守城軍民的需要。列寧格勒城內(nèi)被迫實(shí)行了配給制，工人每人每天只能得到8兩面包，兒童、病人和公務(wù)員只能得到4兩面包。但是，列寧格勒軍民不畏困難，每天仍有45000人參加修筑防御工事，工人們?cè)诘萝姷呐诨鹣聢?jiān)持生產(chǎn)。全城軍民步步為營(yíng)，鑄成了一條攻不破、打不爛的鋼鐵長(zhǎng)城。

1942年1~4月，蘇軍在柳班方向發(fā)動(dòng)突擊，8~10月又在錫尼亞維諾方向?qū)嵤┝祟B強(qiáng)戰(zhàn)斗，疲憊和消耗了德軍的基本兵力。蘇聯(lián)游擊隊(duì)也在列寧格勒州、諾夫哥羅德州和普斯科夫州的德國(guó)占領(lǐng)區(qū)展開(kāi)了積極的戰(zhàn)斗，以小型兵器使敵軍遭受重大損失。

1943年1月12日，蘇軍在遠(yuǎn)程航空兵、炮兵和紅旗波羅的海艦隊(duì)航空兵的支援下，兵分兩路在拉多加湖以南什利謝爾堡、錫尼亞維諾之間狹小突出部實(shí)施了相向突擊，力圖打破德軍對(duì)列寧格勒的封鎖。1月18日，兩路蘇軍成功突破德軍防線，在拉多加湖與戰(zhàn)線之間形成了8~11公里寬的走廊，并在17個(gè)晝夜內(nèi)鋪設(shè)了鐵路和公路各一條。

1943年夏秋，蘇軍又打破了德軍再度封鎖列寧格勒的企圖，并且肅清了沃爾霍夫河岸基里希登陸場(chǎng)的德軍，攻占錫尼亞維諾，從而改善了戰(zhàn)役態(tài)勢(shì)。

1944年1月14日，一支蘇軍從奧拉寧包姆登陸場(chǎng)向羅普沙轉(zhuǎn)入反攻。1月15日，另一支從列寧格勒向紅謝洛轉(zhuǎn)入反攻。1月20日，進(jìn)攻軍隊(duì)在羅普沙地域會(huì)合，并消滅了被合圍的德軍彼得戈夫-斯特列利納集團(tuán)。1月21日，德軍開(kāi)始從姆加、托斯諾退卻。到1月底，蘇軍相繼解放了普希金、克拉斯諾格瓦爾杰伊斯克、托斯諾、柳班、丘多沃、新索科利尼基等市。

2月12日，蘇軍在游擊隊(duì)配合下攻占了盧加。至2月15日，完全突破了德軍的防御。此后，繼續(xù)追擊德軍，至3月1日，蘇軍已進(jìn)抵拉脫維亞邊界。德國(guó)"北方"集團(tuán)軍群遭到重創(chuàng)，列寧格勒州幾乎全境解放，加里寧州一部解放，蘇軍進(jìn)入愛(ài)沙尼亞境內(nèi)，為粉碎波羅的海沿岸地區(qū)和列寧格勒以北之?dāng)硠?chuàng)造了有利條件。