苏德战争爆发后，德军北方集团军群在勒布元帅指挥下，以赫普纳第四装甲兵团为中路，屈西勒尔第十八集团军为左翼，布歇第十六集团军为右翼，在第一航空队支援下，从东普鲁士的柯尼斯堡向陶格夫匹尔斯—普斯科夫—列宁格勒总方向实施突然袭击。勒布给第四装甲兵团的先期任务是完整地夺取陶格夫匹尔斯城外西德维纳河上的两座大桥，占领陶格夫匹尔斯。为此，曼施泰因的第五十六装甲军和莱因哈特的第四十一装甲军展开了进军赛跑。曼施泰因率第五十六装甲军甩开左右两翼，单刀直入，4天内一口气冲了320公里，其第八装甲师于6月26日最先抵达陶格夫匹尔斯城外。该师师长勃兰登堡让德军士兵利用缴获来的4辆苏军汽车，装扮成后撤的苏军伤兵，瞒天过海，骗过苏军守桥部队，完整地夺获了西德维纳河上的两座大桥，使北方集团军群主力顺利渡过宽阔的西德维纳河，攻占了陶格夫匹尔斯城。
陶格夫匹尔斯的失守，使普斯科夫—列宁格勒一线因失去了天然屏障而完全暴露在德军面前。斯大林再也按捺不住愤怒，下令撤消了库兹涅佐夫上将的西北方面军司令员职务，由第八集团军司令索宾尼科夫少将接任，并任命瓦图京中将为方面军参谋长。但是，苏军新指挥机构仍无法扭转战局，德军就像潮水般继续向苏军冲来，处于被动中的苏军不仅没有还手之力，而且连招架之功都没有。
7月1日，德军占领拉脱维亚首都里加。7月4日，德军突破了苏军在拉脱维亚—俄罗斯边界的防线，接着又于7月9日占领了苏军弃守的普斯科夫，打开了通往列宁格勒的大门。列宁格勒北面芬兰一侧的芬军东南、卡累利阿2个集团军，也于6月底分别在彼德罗扎沃茨克和维堡方向，对苏军北方方面军发起猛烈的进攻。列宁格勒已经处于德芬两军的南北夹击之中。气急败坏的斯大林打电话责问西北方向总司令伏罗希洛夫元帅。伏罗希洛夫紧急动员百万列宁格勒居民夜以继日地围绕列宁格勒构筑了三道防线，并增派重兵进行防御，特别是在卢加防线。这一防御在整个战役中起到了关键性的作用。
虽然德军在突然闪击中占领了整个波罗的海沿岸地区，并包围了一部分苏军，但苏军采取分散有组织的突围，冲出了德军的包围并很快在列宁格勒周围进入防御。没有及时撤出的苏军则在德军后方展开袭击敌人交通的行动，并与当地党群组织游击队，袭击德军后方机关、部队，破坏铁路，牵制了很大部分的德军进攻兵力。德军统帅部为了想尽快占领列宁格勒，然后把北方集团军群调到莫斯科方向，将中央集团军群的坦克第三集群调到列宁格勒地区，以加强对列宁格勒的进攻。
7月10日，德军从西南方向、芬军从城北方向同时对列宁格勒发起进攻。至此，拉开了列宁格勒保卫战的序幕。德军先以坦克第四集群组成2个突击集团，自维利卡亚河和契列哈河地区，分别向卢加和诺夫哥罗德实施突击，企图从南面和东南面突入列宁格勒，并以第十六集团军保障主攻方向的右翼。进攻卢加的德军摩托化第四十一军由于遭到苏军在卢加防御地带的顽强抵抗，无法经卢加突入列宁格勒，于是转而向卢加以西的森林地和科波尔高地突入列宁格勒防御地区。
7月14日，德军前进到金吉谢普东南卢加河处，并占领了伊凡诺夫斯科耶、萨勃斯克地域的渡口，后来遭到苏军卢加战役集群实施的反突击，未能继续前进。向诺夫哥罗德方向进攻的德军摩托化第五十六军沿舍朗河左岸突入了苏军防御阵地，进至施姆斯克附近。苏军随即于14日至18日组织南北两个反突击集团，对德军第五十六军侧翼和后方实施钳形包围突击，以围歼突入施姆靳克地域的德军，迫使德军后撤了40公里，并将德军坦克第八师与主力部队的联系切断，使其遭受重创，粉碎了德军第五十六军的后方机关，直接威胁德军坦克第四集群的交通线，迫使整个西南线德军停止了暂时进攻，粉碎了德军企图在行进间攻占列宁格勒的计划。
北方集团军群受阻于卢加河畔，使希特勒7月21日前拿下列宁格勒的计划破产了。7月19日，希特勒发布第33号训令，命令中央集团军群的霍特第三装甲兵团向北转进，切断列宁格勒—莫斯科之间的交通线，并协助北方集团军群进攻列宁格勒。7月21日，希特勒乘专列来到普斯科夫，在车上召见了北方集团军群司令勒布。希特勒严厉斥责这位已经65岁的老元帅，且命令勒布不惜一切代价，一定要在最近几天内拿下列宁格勒。
于是，老勒布重新调整了兵力部署：以莱因哈特第四十一装甲军和屈西勒尔第十八集团军组成北突击集团，从卢加河下游突破防线，经加特契进攻列宁格勒；以曼施泰因第五十六装甲军（缺第八装甲师，新增1个党卫军警察师）组成西突击集团，从卢加河中游进攻卢加，牵制苏军主力，尔后沿卢加—列宁格勒公路进攻列宁格勒；以布歇第十六集团军和中央集团军群霍特第三装甲兵团之第五十七装甲军组成南突击集团，从卢加河上游突破防线，尔后转向东北方向，进攻楚多沃，切断列宁格勒通往莫斯科的十月铁路线，从东面包围列宁格勒。
与此同时，苏军也调整了指挥和部署，将卢加战役集群扩编成3个独立战役军团，直接隶属于北方面军指挥，分别防守金吉谢普、卢加、东方三个防御地段，这样就改善了军队指挥，加强了机动作战兵力。又将列宁格勒刚刚组建的3个民兵师调往前线，参加作战。并利用这一间隙时间，加强防御工事的构筑，调整兵力部署，以迎击德军的进攻。虽然苏军作了巨大的调整部署，但在总兵力和技术兵器的数量上仍然劣于德军，制空权仍然掌握在德军手中，而苏军防御正面较宽且密度不够，兵力兵器平均分布在整个战线上，防御阵地还缺少，足够的坚固工事，战略预备队比较薄弱。
8月8日，德军北路突击集团向赤卫城方向发起进攻。苏军虽进行了顽强的抵抗和实施反突击，但终因德军在兵力、坦克和空中力量上的优势，特别是德军将中路的坦克第八师调往赤卫城方向来作战，苏军被迫从金吉谢普防御地段后撤至科波尔高地。21日，德军北路进到了赤卫城，在赤卫城以南切断了列宁格勒至卢加的铁路和公路。此后，北路德军企图经赤卫城突入列宁格勒，遭到预先集中展开在赤卫城筑垒地域内苏军的抗击，同时还遭到金吉谢普东北地域苏军的翼侧攻击。最终德军被阻于离城南30公里处，未能突入列宁格勒防区。
中路德军于8月10日在卢加至列宁格勒方向发起进攻，由于苏军的顽强抗击和坚强防守，击退了德军的数次冲击，迫使中路德军停止了进攻。南路德军也于8月10日向诺夫哥罗德至楚多沃方向进攻。苏军顽强地抵御了3天，击退了德军的多次猛烈进攻，但终因德军兵力3倍优势于苏军，且德军掌握着较强的制空权，8月14日，德军在施姆斯克地域突破苏军防御。8月20日，德军占领了楚多沃城，从而切断了列宁格勒通往莫斯科的十月铁路。后因苏军在其后方的旧鲁萨地域实施强大的反突击，牵制了德军，结果德军被迫暂停了进攻。
被阻于楚多沃地域的南路德军，在得到强大空军力量的支援下，于8月25日向列宁格勒再次发起进攻。苏军再次节节抗击，在斯卢茨克至科尔平诺筑垒地域阻止了德军进攻。德军又集中向北攻占了拉多加湖南岸的什利谢利堡，从陆上封锁了列宁格勒。此时列宁格勒军民只能依靠拉多加湖和空中航线与内地保持联系。此后，德军企图强渡涅瓦河，与卡累利阿地峡的芬军会合，由于遇到河右岸苏军的坚强抵抗而未能实现。在勒布元帅看来，列宁格勒已经唾手可得。而在伏罗希洛夫元帅看来，列宁格勒已经没有希望了，他甚至跑到前线去，希望被德国人打死。
形势十分严峻。苏最高统帅大本营决定组建列宁格勒方面军，由原大本营预备队方面军司令员朱可夫大将出任列宁格勒方面军司令员。9月9日晚，斯大林紧急召见朱可夫，命他即刻赶到列宁格勒，接替伏罗希洛夫指挥方面军和波罗的海舰队。
9月10日清晨，朱可夫带着助手霍津中将、费久宁斯基少将和科科佩夫少将飞抵列宁格勒。此时，伏罗希洛夫等人正在开会，讨论一旦守不住列宁格勒，应采取什么措施。朱可夫立即提出，必需坚决保卫列宁格勒，直到最后一人。随后朱可夫对方面军进行了改组，费久宁斯基任副司令员，霍津为参谋长，并当场撤换了第四十二集团军司令员伊凡诺夫少将和第八集团军司令员谢尔巴可夫少将的职务。朱可夫又同助手们连夜制定了一份城防计划：从市区防空部队撤出部分高射炮，将其配置在列宁格勒最危险的地域，对德军坦克实施直射；以波罗的海舰队的全部舰炮支援乌里茨克—普尔可沃高地的第四十二集团军；在各主要方向上建立纵深梯次防御，布设地雷、设置电网；从卡累利阿地峡抽调第二十四集团军部分兵力支援第四十二集团军，加强乌里茨克地区的防御；以波罗的海舰队水兵和军事院校学生组建5到6个步兵旅。
德军于9月9日上午开始从南面向列宁格勒发起正面强攻，主攻方向为该城西南的乌里茨克和正南的普尔可沃高地。10日，德军在苏军第三近卫民兵师的防地上撕开了一个缺口。11日，德军占领杜德戈夫，次日又占领红村，向乌里茨克推进。9月13日，德军突破苏军的防御，占领了索斯诺夫卡、芬兰科伊洛沃，逼进乌里茨克。朱可夫意识到列宁格勒的防御已到了最紧要的关头，决定将方面军最后一个预备队步兵第十师投入战斗。14日，步兵第十师在炮兵和航空兵的支援下，对敌实施迅猛突击。德军没想到苏军会突然发起反击，一时大乱，被迫放弃了索斯诺夫卡和芬兰科伊洛沃，苏军恢复了原来的态势。
对勒布来说，时间已经不多了。因为希特勒将作战重点转到了莫斯科轴线上。9月6日，希特勒发布了第35号训令，代号“台风”行动，确定10月2日发起莫斯科会战。希特勒要求勒布迅速同在卡累利阿地峡的芬军建立联系，合围在列宁格勒的苏军集团，以便最迟在9月15日为德军在中路的进攻创造条件。到那时，赫普纳第四装甲兵团和一部分空军将调归包克元帅的中央集团军群。15日之前如果不能攻下列宁格勒，勒布将更没有能力去攻占列宁格勒。为此，勒布致电总参谋部，要求准许他推迟四五天再将装甲兵团交给中央集团军群。同时，他信誓旦旦地保证，他将在几天内占领列宁格勒。勒布的请求得到同意，准许他推迟4天。勒布很清楚，他自己的前途将由这4天决定。
9月16日，勒布寻找苏军防御的薄弱部位，指挥德军从苏军第四十二集团军和第五十五集团军结合部突入苏军防御。结果德军攻占了列宁格勒以南18公里的普希城，然后向左迂回列宁格勒正南的普尔可沃高地，向右迂回东南的科尔皮诺。然而，在苏军的顽强抵抗下，德军的进攻速度就像蜗牛爬行一样慢，其推进速度从7月份的每天5公里下降到9月一个月的不到2公里。而距离希特勒规定的时间只有一天了，勒布决定不惜一切代价作最后的一搏。19日，德军进攻达到高潮。德军步兵在坦克掩护下向普尔可沃高地等处发起猛攻，炮兵对列宁格勒实施连续17个小时的轰击，航空兵出动近300架次的飞机对该城进行了6个波次的轰炸。但是，列宁格勒军民顶住了德军的最后攻击，挫败了勒布的最后一搏。
