27 июля 1941 года «С-102» (командир Иванов Б. И.) вышла на позицию в Рижский залив. На борту подводной лодки в качестве обеспечивающего находился командир 2-го дивизиона капитан 2-го ранга Червинский В. А. 12 июля в районе южнее мыса Колкасрагс «С-1 02» единственный раз обнаружила противника. Это были корабли десантного соединения «Балтика». Малые глубины и прикрытие конвоя с воздуха помешали командиру лодки выйти в атаку. Тем не менее по возвращении лодки на базу ее командир был снят с должности.
«К-3» под командованием капитан-лейтенанта Малофеева К. И. 27 июля вышла в район западнее острова Борнхольм с задачей постановки мин. 1 августа подводная лодка достигла указанного района и, выполнив задачу, 8 августа благополучно вернулась на базу. По возвращении в Таллин при вскрытии минных цистерн обнаружилось, что ни одна мина из труб не вышла, несмотря на то, что все приборы внутри лодки показывали обратное.
Подобные описания первых боевых походов характерны для большинства подводных лодок КБФ в начальный период войны.
К переброске на Север предназначались также «С-7», «С-8», «С-9», «С-12», «С-13» и «Л-3», но с выходом немцев к Неве в конце августа переход по внутренним путям стал невозможен. Граничащий с самоубийством прорыв лодок через Датские проливы тоже вскоре отставили, понимая невозможность его проведения. (При проходе пролива Зунд глубина узкого фарватера составляла 8–9 м, поэтому подводным лодкам предстояло несколько часов идти в надводном положении, не имея возможности миновать линии противолодочного дозора противника.)
6 сентября подводные силы КБФ были реорганизованы. Все имеющиеся подводные лодки были сведены в одну бригаду (командир капитан 1-го ранга Египко Н. П., с 27 сентября — капитан 2-го ранга Трипольский А. В.).
1-й дивизион (командир капитан 2-го ранга Трипольский А. В., с ноября капитан 2-го ранга Юнаков Е. Г.) включал в себя подводные лодки «С-4», «С-7», «С-8», «С-9», «С-12», «С-13» при плавбазе «Смольный».
2-й дивизион (командир капитан 2-го ранга Полещук В. А.) состоял из подводных минных заградителей «Л-2», «Л-3», «Калев» и «Лембит» при плавбазе «Иртыш».
3-й дивизион (командир капитан 2-го ранга Червинский В. А.), в котором при плавбазе «Полярная Звезда» состояли «Щ-303», «Щ-304», «Щ-309», «Щ-310», «Щ-311», «Щ-405», «Щ-406».
4-й дивизион (врид капитан-лейтенант Костылев Л. Н., с октября — командир капитан 2-го ранга Егоров В. А.) включал в себя «Щ-317», «Щ-318», «Щ-319», «Щ-320», «Щ-322», «Щ-323», «Щ-324», «Щ-407», «Щ-408» при плавбазе «Ока».
5-й дивизион (командир капитан-лейтенант Мохов Н. К.) при плавбазе «Аэгна» состоял из «М-90», «М-95», «М-96», «М-97», «М-98», «М-102», «М-77», «М-79».
Отдельный учебный дивизион (командир капитан 2-го ранга Эйхбаум Н. Э.) при плавбазе «Дус» включал в себя «П-2», «П-3», «Щ-302», «Щ-305», «Щ-306», «Щ-307», «Щ-308», «Б-2» и «Л-55».
В дивизион вновь строящихся и капитально ремонтирующихся кораблей (командир капитан 2-го ранга Шевцов Е. В.) входили «Д-2», «К-51», «К-52», «К-53», «К-54», «К-55», «К-56», «Л-21», «Щ-411», «Щ-412», «Щ-413», «Щ-414», «М-72», «М-73», «М-74», «М-75», «М-76», «Р-1», «М-400». В дальнейшем «малютки» дивизиона еще до конца войны были исключены из состава флота и сданы на разборку. Достройка кораблей в условиях блокадного города составляла известную проблему. Так и не вступили в строй «Щ-413», «Щ-414», «К-54» и экспериментальная «М-400».
В конце сентября немцы, ожидая падения Ленинграда и опасаясь, что советские корабли предпримут попытку интернирования в Швеции, создали на Балтике соединение, куда вошли линкор «Тирпиц», крейсера «Адмирал Шеер», «Кельн», «Нюрнберг», «Эмден», эсминцы «Z-25», «Z-27», «Z-28», 2-я флотилия миноносцев и 3-я флотилия торпедных катеров. Флот противника перекрыл район между Аландскими островами и побережьем Курляндии. Командование КБФ, видя развертывание кораблей противника, предположило, что немцы собираются с моря атаковать Кронштадт и Ленинград. На тот случай, если немецкие корабли появятся в Финском заливе, к востоку от Гогланда и в Нарвском заливе в «позициях ожидания» были развернуты подводные лодки. Больше месяца противники напрасно ждали друг друга. В это время немцы сумели использовать корабли для поддержки своих войск на Моонзундских островах.
Осенью в связи с тяжелой обстановкой под Ленинградом экипажи части подводных лодок были направлены на сухопутный фронт в составе отрядов морской пехоты. Это была вынужденная мера. На сухопутный фронт отправлялись специалисты, которые готовились годами. С плавучих и береговых баз в окопы было списано до 70 % специалистов-подводников. К этой же категории «пожарных» мер относится привлечение субмарин к специальным заданиям, для выполнения которых подводные лодки не вполне подходили.
В период с 27 октября по 6 ноября «С-7» неоднократно вела обстрел объектов на побережье Нарвского залива из 100-мм орудия. Огонь велся без корректировки и был неэффективным. Только однажды при обстреле Нарвы подводники видели, как что-то очень сильно взорвалось. Подводными лодками также предполагалось снабжать гарнизон Ханко, но после гибели в первом же транспортном рейсе «П-1» от использования субмарин в обеспечении блокированной базы отказались. Лишь 30 декабря «П-2» совершила рейс по доставке в Ленинград из Кронштадта 700 т соляра.
Последней попыткой командования КБФ активизировать действия своих подводных лодок стало решение отправить две лодки XIV серии в открытую часть Балтики, пока Финский залив покрыт льдом. Для этой цели были подготовлены «К-51» и «К-52». Подводным лодкам предстояло действовать на коммуникациях противника 120 суток — с середины января по середину мая 1942 года. Замысел не удался. Дойдя до Лавенсари, «К-51» получила значительные повреждения от сжатия льдами и вынуждена была вернуться. Вторая лодка вообще не смогла покинуть Ленинград, столкнувшись с быком одного из мостов.
Противник советских подводников. Минный заградитель «Риилахти» 18 июня 1942 года.
Официальная советская пропаганда, умалчивая потерю в 1941 году 27 балтийских подводных лодок, утверждала, что подлодками КБФ за это время всеми видами оружия потоплено 16 транспортов (33 645 брт.), 2 корабля и 1 вспомогательное судно. Действительный итог боевых действий подводных лодок КБФ за 1941 год составляет гибель одного транспорта в 3784 брт. и подводной лодки «U-144» в 26 торпедных атаках. Результаты трех атак неизвестны. На минах, выставленных советскими подлодками в 1941 году, возможно, погибли 1 тральщик и 3 транспорта (1816 брт.). Артиллерией повреждено 1 судно. По итогам 1941 года «Щ-323» 17 января 1942 года награждена орденом Красного Знамени.
Оценивая действия советских подводных лодок в 1941 году, известный швейцарский, по оценке советских пропагандистов, «фальсификатор истории» Ю. Майстер отмечал, что они «были сплошной неудачей, причина которой крылась частично в неподготовленности к войне и недостаточно хорошей обученности, частично в потере удобно расположенных баз… Действия советских подводных лодок находились особенно под несчастливой звездой… новые корабли не были полностью освоены, и прежде всего подводные лодки с точки зрения техники и обученности личного состава не были готовы к ведению боевых действий. <…> Советская минная война и действия подводных лодок не оправдали опасения немцев».
