6 сентября 41-го года танковый корпус Рейнгардта, временно переданный группе армий «Центр» для наступления на Москву, вернулся к фон Леебу. Командующий группа армий "Север" имел менее двух недель, чтобы захватить город. После трехдневной передышки он начал штурм Ленинграда. 9 сентября 41-й танковый корпус перешел в наступление. 1-я танковая дивизия наносила удар вдоль левого берега Невы, а 6-я – наступала по обе стороны железной дороги Москва-Ленинград (в первый же день она потеряла подряд четырех сменявших друг друга командиров). К вечеру 10 сентября немецкие войска пробились к Дудергофским высотам, бои за которые шли всю ночь, а на следующий день генерал Рейнгардт под прикрытием авиации продолжил наступление в обход Дудергофа с юга. 1-я танковая дивизия потеряла столько танков, что из оставшихся машин можно было с трудом укомплектовать пол батальона, но к исходу дня высоты были захвачены. На левом фланге 41-го корпуса немецкая пехота, тесня 42-ю армию, пробилась в пригороды Пушкина и стала продвигаться к Красному селу, где был расположен штаб командующего фронтом.
Утром 11 сентября отчаявшийся Ворошилов лично возглавил атаку морских пехотинцев. Во главе с шестидесятилетним маршалом моряки поначалу потеснили немцев, но, не имея никаких резервов, через несколько часов были вынуждены сдать Красное село противнику. В тот же день Климент Ворошилов был снят с должности командующего Ленинградским фронтом. По легенде, сам Сталин прилетел в Ленинград и приказал маршалу сдать город. В ответ на это Ворошилов якобы дал Кобе пощечину, за что и был отстранен от командования. В действительности, Сталин, конечно, никуда не летал, Ворошилов просто получил приказ немедленно прибыть в Москву, а его место занял Жуков.
13 сентября Георгий Жуков прибыл в Ленинград. К этому времени 6-й танковая дивизия захватили Пулково, а 58-я пехотная дивизия взяла Александровку, где находилась конечная остановка трамвайной линии, ведущей к Невскому проспекту. Напротив Кронштадта, зацепившись за узкую полоску побережья Финского залива близ Ораниенбаума, морская пехота и то, что осталось от 8-й армии при поддержке главных калибров кораблей Балтийского флота, снаряды которых рвали немецкие танки, как картонные коробки, сдерживали натиск двух корпусов 18-й армии вермахта.
Сталин определил задачу Жукова предельно просто – либо отстоять город, либо погибнуть вместе с его защитниками. 14 сентября Жуков, бросив в бой свой последний резерв – 10-ю стрелковую дивизию, провел контрудар в направлении Сосновки. Это наступление должно было быть поддержано 54-й армией маршала Кулика, но этого не произошло, и возможность деблокировать город была упущена.
Через несколько недель Григорий Кулик, разжалованный в генерал-майоры, был снят с должности командующего 54-й армией. На следующий день, 15 сентября 1941 года, 4 дивизии фон Лееба смяли 10-ю стрелковую дивизию, захватили Урицк и вплотную подошли к Ленинграду. Штаб 42-й армии располагался в подвале школы напротив Путиловского (Кировского) завода. Теперь тяжелые КВ, управляемые рабочими, прямо с конвейера отправлялись на линию фронта, проходившую почти перед воротами завода. Немцы уже вошли в пределы досягаемости орудий крейсера «Максим Горький» и линкора «Октябрьская революция», которые командование ввело в Неву. Казалось, город вот-вот падет, спасти его может только чудо.
И чудо произошло. 16 сентября Вильгельм фон Лееб получил приказ Гитлера немедленно снять с фронта 41-й танковый и 8-й авиационный корпуса. В ту же ночь 1-я танковая дивизия приступила к погрузке уцелевших танков на железнодорожные платформы в Красногвардейске, а 36-я моторизованная дивизия своим ходом отправилась к Пскову. Только сильно потрепанная в боях 6-я танковая дивизия задержалась на несколько дней, чтобы залечить раны и вывести солдат из боя. Фельдмаршал пытался протестовать, но ему напомнили, что срок, определенный директивой № 35, прошел, и вермахт ждут более важные дела – захват Москвы. Фон Леебу пришлось расстаться с мыслью о захвате Ленинграда. Теперь ему предстояло соединиться с финскими войсками восточнее Ладожского озера и заморить город голодом.
Позднее главный маршал авиации Новиков, вспоминая те дни, напишет: «Ничего, казалось бы, особенного при Жукове не случилось, просто изменился характер нашей обороны – она стала более активной. Возможно, то же самое сделали бы и без него. Обстановка все равно заставила бы. Но если бы произошло это позже, менее твердо и централизованно, без такой, как у Жукова, жесткости и смелости, должный результат сказался бы не столь быстро, как тогда требовалось. Контрудары наших войск все время держали гитлеровское командование в напряжении... Все это сказывалось на темпах вражеского наступления. Фашисты тратили время, а время, как показала история, работало на нас. Но все это ясно теперь. А в сентябре 1941 года такой ясности в оценке общей обстановки на фронте и уверенности в провале гитлеровского плана захвата Ленинграда не было... Он [Жуков] сумел, причем в самый критический момент, мобилизовать на отпор врагу те дополнительные силы, которые еще имели в войсках и городе».