Особенно напряженным был день 11 сентября, когда главный калибр крейсера «Максим Горький» выполнил 10 стрельб, выпустив 285 180-мм снарядов по наступающим немецким войскам 11 сентября, после того как было выпущено 124 снаряда главного калибра, разорвало среднее орудие первой башни «Марата». В тот же день произошел взрыв снаряда в стволе левого орудия первой башни «Петропавловска» (вот вам и хваленое немецкое качество). Теперь главный калибр крейсера состоял из трех 203-мм орудий. Всего за 10 дней корабль выполнил 40 стрельб, израсходовав 676 снарядов.

В то время как корабли, стоявшие в Ленинградском порту, вели огонь по районам на подступах к Ленинграду с юга и юго-запада, эсминцы «Стройный», «Строгий», канонерские лодки «Сестрорецк», «Зея», бронекатера отряда кораблей р. Нева, орудия НИМАПа своим огнем не допускали переправ противника через Неву и обороняли подступы к Ленинграду с юго-востока. Для усиления артиллерийской обороны по постановлению ВС Ленинградского фронта была оборудована Невская Укрепленная Морская позиция (Невский укрепленный сектор, Укрепленный сектор р. Нева). В сентябре в районе Невской Дубровки на правом берегу Невы была установлена батарея из четырех 180-мм орудий, восемь 130-мм орудий, шесть — 100-мм, а также восемь снятых с линкоров «Марат» и «Октябрьская Революция» 120-мм орудий. Был сформирован Невский укрепленный сектор, командир генерал-майор И.А. Кустов.

Для борьбы с огнем нашей корабельной и береговой артиллерии противник перебросил с других участков фронта в район Красного Села тяжелую артиллерию. После выхода противника к побережью Финского залива его артиллерия приступила к интенсивному обстрелу кораблей, стоявших в Морском канале и Ленинградском торговом порту.

К середине сентября линия фронта настолько приблизилась к городу, что артиллерия противника получила возможность вести огонь прямой наводкой по неподвижным кораблям

Наиболее интенсивный огонь батареи противника вели но территории торгового порта и по кораблям, стоящим на позициях в Морском канале с 13 по 17 сентября, выпустив более 900 тяжелых снарядов. Одновременно с артиллерийскими обстрелами немецкие самолеты бомбили корабли, стоявшие в порту и в Морском канале.

15 сентября снаряд попал в эсминец «Опытный», разрушив второе котельное отделение.

Артиллерия противника хорошо пристрелялась по «Марату», «Петропавловску» и «Максиму Горькому». 14 и 15 сентября в линкор «Марат», стоявший в ковше Морского канала, попали девять 150-мм снарядов, по существенных повреждений кораблю они не нанесли. 16 сентября снаряд угодил в носовую автоматную площадку «Марата» и вывел из строя сразу три 37-мм зенитных автомата. Это имело для корабля тяжелые последствия, так как в тот же день он подвергся атаке 24 бомбардировщиков, которые атаковали двумя группами, заходя с носовых и кормовых курсовых углов. И если группу самолетов, заходивших с кормы, удалось рассеять зенитным огнем, то другая сумела сбросить свой смертоносный груз на корабль. В результате две 250-кг бомбы угодили в правый шкафут, одна такая же бомба разорвалась на юте, и последняя, срезав ствол 120-мм орудия № 13, взорвалась у борта. Ни одна бомба в жизненно важные помещения не проникла. Однако в результате мощного сотрясения корабля от взрыва и осколками были выведены из строя кормовые 76,2-мм орудия, получили различные повреждения четвертая башня главного калибра, некоторые 120-мм орудия, а также ряд вспомогательных механизмов. Погибло 25 человек. Сразу после окончания налета авиации «Марат», снявшись с бочек и якоря, своим ходом ушел на Малый Кронштадтский рейд, ведя при этом интенсивный огонь по видимым береговым целям противника на южном берегу Финского залива.

16 сентября в «Максим Горький» попал один 127-мм снаряд. 17 сентября противник усилил обстрел крейсеров. В «Максим Горький» попали четыре снаряда. Два пробили верхнюю палубу и надводный борт, третий — трубу, а четвертый попал в надстройку. 7 моряков были убиты, 28 ранены, возникшие пожары быстро ликвидированы. Чтобы корректировать огонь своей артиллерии по кораблям, немцы в этот день в районе Красного Села подняли аэростат с наблюдателями. Артиллеристы крейсера сделали по нему несколько выстрелов, после чего аэростат взмыл вверх и исчез (вероятно, был перебит привязной трос). «Максим Горький» в 15.00 снялся и переменил позицию.

В неподвижный «Петропавловск» попало несколько 210-мм снарядов. Системы пожаротушения и водоотливная не были до конца смонтированы, поэтому корабль заполнился водой, получил крен 8 — 10º на левый борт и сел на грунт. Его башни не могли вести огонь, команда с него снята. В 1942 г. «Петропавловск» был поднят и до января 1944 г. использовался как плавбатарея.

«Марат» 18 сентября с помощью буксиров вошел в гавань и встал у стенки Усть-Рогатки для исправления боевых повреждений и текущего ремонта Восстановительные и ремонтные работы пришлось вести в условиях ежедневных массированных налетов авиации противника. Вместо «Марата» из гавани на Петергофский рейд вышел линкор «Октябрьская Революция».

Уже в ходе отражения сентябрьского штурма позиции в Ленинградском порту заняли лидер «Ленинград» и эсминцы «Сметливый», «Стойкий» и «Свирепый».

Всего с 11 по 17 сентября — в наиболее критические дни напряженных боев, когда враг рвался к Ленинграду через Пулковские высоты, — морская артиллерия выпустила но вражеским войскам 3603 снаряда калибра от 130 до 305 мм. В том числе линкоры «Марат» и «Октябрьская Революция» — 812 снарядов, крейсер «Петропавловск» — 290, «Максим Горький» — 656, эсминцы и батареи — 1845. О нормах расхода боеприпасов в эти дни не думали.

За время отражения сентябрьского штурма артиллерия КБФ 1994 раза открывала огонь по противнику и израсходовала более 25 000 снарядов крупного калибра, чем способствовала стабилизации линии фронта под Ленинградом.

21 сентября в крейсер «Максим Горький» попали три тяжелых снаряда, в результате был разбит ходовой мостик, 9 моряков были убиты и 7 ранены. Дальнейшая стоянка на открытой позиции грозила кораблю гибелью. Командир крейсера капитан 1-го ранга А.Н. Петров с разрешения штаба эскадры сменил огневую позицию. Так как крейсер не мог развернуться в акватории порта, то он задним ходом, без помощи буксиров, против течения, прошел Морским каналом и укрылся в Гутуевском ковше, затратив на переход и швартовку всего 20 минут. Это был маневр, на который едва ли кто-нибудь отважился бы в мирное время.

На следующий день буксиры вывели его в Неву, поставив к стенке завода № 189 для ремонта. Устранение повреждений продолжалось до 8 октября, но уже 3 октября буксиры перевели «Максим Горький» от завода к Железной стенке торгового порта вблизи устья Фонтанки.

22 сентября лидер «Ленинград» (на позиции в Лесной гавани Торгового порта) получил повреждения корпуса, механизмов и некоторых приборов от взрыва одного из снарядов противника вблизи борта корабля. Лидер перевели к Канонерскому острову, но и на этой позиции он подвергался обстрелам.

Огнем артиллерии флота, совместно с действием сухопутных войск, наступление противника на Ленинград 18 сентября было остановлено на рубеже Петергоф, Стрельна, Володарская, Лигово, Паново, Виттолово, Детское Село, Р. Тосно, Ивановские пороги.