在德军兵分三路入侵苏联的进程中，除了中路和南路，北路的战斗同样激烈。1941年8月下旬，希特勒在北翼调集了32个步兵师、4个坦克师、4个摩托化师和1个骑兵旅的兵力，配备6000门大炮、4500门迫击炮和1000多架飞机，向列宁格勒发动猛烈攻势，扬言要在9月1日占领列宁格勒。在“巴巴罗萨”计划中，攻占涅瓦河上这座城市被看作是“刻不容缓的任务”。希特勒渴望能从地球上抹掉列宁格勒，杀光居民，以毁灭十月革命的摇篮。
8月底，德军变更部署后沿莫斯科-列宁格勒公路发起进攻。德军在付出重大损失后，于8月30日抵达涅瓦河，切断了列宁格勒与外界的铁路联系。9月8日，德军进抵拉多加湖南岸，从陆上包围了列宁格勒。自此，列宁格勒陷入德军的三面包围，只能从拉多加湖和空中得到补给，长达900天的列宁格勒保卫战拉开了序幕。
包围列宁格勒之后，德军对该市实施了野蛮轰炸和炮击，投掷了10万多枚航空燃烧弹和航空爆破炸弹，妄图用轰炸和饥饿困死守城军民。
9月9日，德军向列宁格勒发起新的进攻。斯大林的酒友和跟屁虫伏罗希洛夫元帅由于指挥不力被撤职。9月10日，朱可夫大将接替指挥列宁格勒方面军。朱可夫做出的第一个决定是，即使战至最后一人，也要守住列宁格勒。他的口号是：“不是列宁格勒惧怕死亡，而是死亡惧怕列宁格勒！”
与此同时，朱可夫迅速调整和加强了列宁格勒防御，各预备部队得到了民兵支队的补充，大批海军军人离舰上陆，一部分高射炮调到高地上用于打坦克。至9月底，列宁格勒西南和南面的战线趋于稳定。德军一举夺取列宁格勒的计划破产，抽调北路兵力进攻莫斯科的企图也随之破灭。
从南面夺取列宁格勒的计划失败后，德军于10月改向突击，与芬兰军队会合，企图完全封死列宁格勒，但德军未能突至斯维里河。11月中旬，苏军转入反攻，收复了部分失地，将德军赶过沃尔霍夫河。
列宁格勒保卫战具有全民动员性质，列宁格勒的工业给前线提供了武器、装备、服装和弹药，而该市居民在被封锁后第一个冬春就提供了10万多新兵。为了使居民免于挨饿，拉多加湖区舰队承担了湖上给养、弹药和武器的输送。11月中旬，湖上航行因为冰封而中止。11月19日，又在拉多加湖的冰上开辟军用汽车路，被围城市通过冰上交通线得到了战斗和生活必需品，疏散了没有劳动能力的居民以及工业设备等。
尽管得到了一些给养，但还是远远不能满足守城军民的需要。列宁格勒城内被迫实行配给制，工人每人每天只能得到8两面包，儿童、病人和公务员每天4两。但是有记载显示，即使在列宁格勒城里饿死100万人时，粮食还在被用于酿特殊的好酒，给官员们享用，当时的人们根本不知道这些情况。
列宁格勒军民不畏困难，每天有4.5万人修筑防御工事，工人们在德军的炮火下坚持生产。全城军民步步为营，铸成了一条攻不破、打不烂的钢铁长城。
1941年，一生都在等待枪决的苏联第一作曲家肖斯塔科维奇为列宁格勒创作了《第七交响曲》。他本人在自己的家乡列宁格勒，参加了志愿消防队，成为一名优秀的消防队员。
这个才华横溢的作曲家曾触怒斯大林，但没有被枪决，因为他的音乐对斯大林的统治是种有益的装饰。“斯大林喜欢把一个人与死神面对面地放到一起，然后让这个人按着自己的旋律跳舞。”最终，肖斯塔科维奇选择了屈服。为了“赎罪”，他完成了《第五交响曲》，将它献给斯大林。这部作品为他赢回了一度失去的声誉，令他正式成为苏联音乐界第一人。但是，后半生他一直惴惴不安，说：“当我们脏时爱我们，别在我们干净时爱我们。干净的时候，人人都爱我们。”
1942年1～4月，苏军在柳班方向发动突击，8～10月又在锡尼亚维诺方向实施了顽强战斗，疲惫和消耗了德军的兵力。苏联游击队也在德国占领区展开了积极的战斗，使敌军遭受重大损失。
1943年1月12日，苏军在远程航空兵、炮兵和红旗波罗的海舰队航空兵的支援下，兵分两路在拉多加湖以南的狭小突出部实施了相向突击，力图打破德军对列宁格勒的封锁。1月18日，两路苏军成功突破德军防线，在拉多加湖与战线之间形成了8～11公里宽的走廊，并在17个昼夜内铺设了铁路和公路各一条。
1943年夏秋，苏军又打破了德军再度封锁列宁格勒的企图，并肃清了沃尔霍夫河岸登陆场的德军，从而改善了战役态势。
1944年1月14日，一支苏军从奥拉宁包姆登陆场转入反攻。次日，另一支苏军也从列宁格勒转入反攻。1月20日，两路苏军会师，消灭了被合围的德军集团。1月21日，德军开始退却。到1月底，苏军相继收复了普希金城等城市。
至2月15日，苏军在游击队的配合下，完全突破了德军的防御，此后继续追击德军。3月1日，苏军已进抵拉脱维亚边界。德国北方集团军群遭到重创，列宁格勒州几乎全境收复，加里宁州一部收复，苏军进入爱沙尼亚境内，为粉碎波罗的海沿岸地区和列宁格勒以北之敌，创造了有利条件。
1944年夏，苏军在海军波罗的海舰队、拉多加湖区舰队和奥涅加湖区舰队的配合下，击溃了苏德战场北翼的德军战略集团，列宁格勒的安全有了充分保障。