14 июля помощник главкома Северного и Северо-Западного фронтов, заместитель наркома ВМФ адмирал И.С. Исаков направил ВС КБФ задачи флота из сложившейся обстановки. В нем, в частности, говорилось: ОЛСу оставаться в Таллине до того момента, когда обстановка на фронте вынудит разрушить базу и начать отход по суше, поддержать огнем кораблей борьбу за Таллин. Отряд поддержки (не менее 4 ЭМ с ТЩ и МО) — не уходить до начала движения береговых частей с полуострова Вимси. То есть предполагалось, что фронт будет организованно отходить на восток, а флот оказывать ему поддержку. Тогда еще не предполагалось, что Таллин будет блокирован с суши.
Командование Северо-Западного фронта, на которое было возложена ответственность за оборону Прибалтийских республик, в силу сложившейся обстановки на фронте не смогло принять необходимых мер для обороны ГВМБ КБФ Таллина; Пришлось эту задачу выполнять флоту. 15 июля Военный совет КБФ поручил инженерному отделу флота строительство оборонительных сооружений. 5 августа был создан штаб обороны ГБ.
На подходах к Таллину были сооружены три линии обороны. Главный рубеж протяженностью 50 км проходил в 9-12 км от города. По окраине города проходила городская линия обороны, а в самом городе строились баррикады и оборудовались узлы сопротивления. Для систематического огневого содействия сухопутным войскам на приморском фланге был выделен отряд огневой поддержки в составе канонерских лодок «Москва» и «Амгунь».
Немецкими войсками 5 августа была занята станция Тапа, перерезаны железная дорога и шоссе, развернулись бои на дальних подступах к городу. К 8 августа войска противника вышли на побережье залива в районе Локса — Кунда. 8-я армия оказалась разделенной на две изолированные части: 10-й стрелковый корпус остался в районе Таллина, 11-й отходил к Нарве. В тот же день, 8 августа, авиацией противника в бухте Хара-Лахт у местечка Локса был потоплен эсминец «Карл Маркс».
Все попытки 8-й армии восстановить положение встречными ударами 10-го и 11-го корпусов успехом не увенчались.
9 августа части 10-го СК перешли в наступление и продвинулись на восток на 12–22 км. В этом продвижении частям корпуса содействовали канонерские лодки «Москва», «Амгунь», бронепоезд, ВВС КБФ. Но в связи с откатом восточной группировки 8-й армии далее на восток наступление было отменено, и командованию 10-го СК было приказано «действовать по обстановке». Части корпуса начали отходить на запад к Таллину. Таким образом, 10-й СК оказался у Таллина не потому, что имел задачу оборонять главную базу флота, а потому, что не сумел отступить на восток вместе с 8-й армией. Если бы корпус прорвался на восток, судьба Таллина была бы решена в считаные дни.
Таллин оказался блокирован с суши, связь с Кронштадтом и Ленинградом была возможна только морем.
Наступавшие на город 4 немецкие дивизии более чем в два раза превосходили по численности силы, его оборонявшие (10-й стрелковый корпус, отряды морской пехоты, рабочие полки).
Численность войск 10-го СК на 20 августа составляла 18,5 тыс. человек. В распоряжении 10-го СК оставались только два артполка, противотанковый дивизион, зенитный дивизион и полковая артиллерия (64 орудия среднего и малого калибров). Этого было очень и очень мало, учитывая серьезные потери в материальной части, понесенные в предыдущих боях. А входивший в его состав 47-й корпусной артиллерийский полк отошел вместе с 11-м стрелковым корпусом в направлении Нарвы. В корпусе почти не было танков.
Положение защитников Таллина осложнялось тем, что у них не было резерва сил, а надеяться на подход подкреплений было нельзя. Транспорты, уходившие из Таллина, вывозили раненых и гражданское население, обратно они доставляли провиант, вооружение и боеприпасы, пополнение личным составом или новые воинские подразделения в Таллин не направлялись — начались бои на дальних подступах к Ленинграду.
В обороне Таллина с суши участвовало около 16 тыс. моряков, действовавших в составе 1-й отдельной бригады морпехоты, отдельных строительных батальонов и других частей. С боевых кораблей на сухопутный фронт были направлены отряды моряков. Все ручное оружие для них и пулеметы были выделены из запасов кораблей и частей флота. Но, несмотря на отвагу и лихость, корабельные специалисты не могли заменить обстрелянных пехотинцев.
В связи со сложной минной обстановкой на фарватере Таллин — Кронштадт начальник штаба флота представил 12 августа Военному совету КБФ доклад о необходимости немедленного перебазирования Отряда легких сил (крейсер «Киров», два лидера и новые эскадренные миноносцы) из Таллина в Лужскую губу или Кронштадт.
13 августа Военный совет флота обратился в Ставку с предложением перебросить с Ханко 20 тысяч бойцов для обороны Таллина. Но 14 августа была получена директива наркома ВМФ, требующая оставаться в Таллине и обороняться имеющимися силами.
Более того, 14 августа приказом главнокомандования Северо-Западного направления ответственность за оборону Таллина была полностью возложена на Военный совет КБФ. Ему был подчинен 10-й СК, командир корпуса генерал-майор И.Ф. Николаев был назначен заместителем командующего флотом по обороне ГБ с суши.
19 августа противник начал артиллерийскую обработку юго-восточного и восточного участков обороны, подтягивать пехоту и танки и 20-го перешел в наступление по всему фронту. Главный удар был нанесен с востока в прибрежной полосе. В течение трех дней советские войска при поддержке авиации, корабельной и береговой артиллерии отражали ожесточенные атаки противника.
В период подготовки обороны Таллина на внутреннем рейде были оборудованы якорные огневые позиции, предусмотрены районы огневого маневрирования кораблей на внешнем рейде, определены секторы обстрела кораблей. Были развернуты наблюдательно-корректировочные посты для кораблей и береговых батарей. В войска направлены флотские офицеры-артиллеристы, которые корректировали огонь корабельной артиллерии и батарей береговой обороны.
10-й стрелковый корпус имел только 36 орудий среднего (85–152-мм) и 28 малого (37–76-мм) калибра. В связи с этим для огневого содействия сухопутным войскам было привлечено 96 орудий флота — 37 береговых и 59 корабельных.
В огневом содействии принимали участие крейсер «Киров», лидеры «Минск» и «Ленинград», эсминцы «Гордый», «Славный», «Свирепый», «Скорый», «Сметливый», «Калинин», «Володарский», канонерские лодки «Москва», «Амгунь», 7 батарей береговой обороны. Всего в отражении наступления участвовали: 4 305-мм, 9 180-мм, 8 152-мм, 33 130-мм и 20 100-мм орудий.
После прорыва танков и мотопехоты к главному оборонительному рубежу Таллина они оказались в пределах дальности стрельбы главных калибров морской артиллерии. 22 августа крейсер «Киров» и 305-мм башенная батарея острова Аэгна открыли огонь по противнику в районе мызы Кейла.
На следующий день в бой вступили другие корабли эскадры и береговые батареи флота. Морская артиллерия помогала сухопутным частям сдерживать натиск фашистских войск, темп их наступления снизился.
23 августа «Киров» совместно с лидером «Ленинград» вел огонь по скоплению немецких танков у переправы через р. Кейла. Было уничтожено и повреждено 12 танков и рассеяно большое скопление пехоты противника. Лидер «Минск» подавил двухорудийную гаубичную батарею.
