Еще днем 3 ноября, убедившись в «успехе», Грищенко повел свой корабль к Мемелю. Он прошел мимо порта, вышел к Куршской косе, где сумел установить местонахождение «фарватера № 83», и днем 5-го выставил там семь мин одной банкой. Эта постановка также оказалась результативной — 9 декабря здесь в результате подводного взрыва затонуло со всем экипажем судно «Эдит Боссельман» (952 брт). С проплывавшего рядом парохода заметили взрыв и сообщили о визуальном обнаружении подлодки, для поиска которой немецкое командование послало три миноносца и тральщик. Реально же никаких подлодок после «Л-3» в Балтийском море не было — из-за начала ледостава в Финском заливе наше командование еще 13 ноября поспешило отозвать их в базы. Возможно, что на этом же заграждении позднее погибли суда «Тристан» (1766 брт) и «Грундзее» (866 брт). Они пропали без вести в юго-восточной части Балтийского моря 5 и 6 февраля соответственно, однако то обстоятельство, что между моментом постановки и гибелью прошел сезон зимних штормов, неизбежно разрядивших минную банку, делает такое предположение весьма сомнительным. Еще менее вероятна гибель здесь пропавшего без вести 2 декабря судна «Диршау» (762 брт) — на следующий день его спасательный круг был обнаружен на берегу у мыса Брюстерорт. Предположение, что круг за сутки проделал 35 миль по прямой в юго-западном направлении, можно отнести к разряду ненаучной фантастики. Впрочем, и одно погибшее судно на семь поставленных мин не такой уж плохой результат.

После постановки «Фрунзевец» остался действовать у побережья Куршской косы, где в ночь на 6 ноября произвел безрезультатную торпедную атаку одиночного судна. В своем донесении командир признал, что в момент выстрела наблюдал за целью из надводного положения и попадания не видел, но спустя 80 секунд слышал взрыв. По этому поводу в своих выводах командование указало, что «слышанный лодкой взрыв… в то время, как командир видел, что торпеды прошли мимо миноносца, нельзя считать достоверным доказательством факта потопления какого-либо корабля противника». Хотя победу «Фрунзевцу» не засчитали, это обстоятельство не помешало Грищенко «потопить» миноносец в своих мемуарах. Спустя три дня сорвалась атака на крупный конвой, шедший в северном направлении, — он был обнаружен слишком поздно. 13 ноября, после получения приказа о возвращении в базу, командир решил по пути произвести поиск вдоль побережья Прибалтики. Это сразу же дало результат — в 12:30 в районе маяка Акменрагс акустик доложил о шумах винтов идущего навстречу каравана. Над морем стоял туман, мешавший точному определению дистанции до цели. «Прошло около минуты, — писал в донесении Грищенко, — пока я смог увидеть, что пеленг акустика врет на 5 градусов, и до залпа осталось 4 градуса, в это время увидел в перископ заклепки корпуса другого корабля». Уклоняться было поздно, и единственное, что успел сделать командир, — нажать на кнопку опускания перископа. Сразу же последовал сильный удар (по-видимому, подлодка столкнулась с охранявшим конвой сторожевиком «V 315»), от которого субмарина получила 20-градусный крен. Перископ ударил Грищенко по голове с такой силой, что тот потерял сознание на 15–20 секунд и упал на палубу боевой рубки. К счастью, травма оказалась нетяжелой. Поскольку оба перископа не работали, стало ясно, что о продолжении боевых действий не может быть и речи. Спустя 15 минут по расчету штурмана на оси выявленного фарватера выставили три оставшиеся мины и начали возвращение в базу.

После наступления темноты «Л-3» всплыла в позиционное положение, и личный состав приступил к осмотру повреждений. Ввиду того, что удар днищем транспорта был нанесен с левого борта и пришелся по верхним частям обеих перископных тумб, последние наклонились на правый борт на угол порядка 30°. Командирский же перископ, находившийся в почти поднятом положении и принявший на себя главную силу удара, оказался согнутым в двух местах: в средней части на угол около 70° и в нижней в районе тумбы. Общий угол поворота перископа по отношению к диаметральной плоскости лодки составил примерно 95°. Это представляло большую опасность при форсировании заграждений, состоявших из якорных мин, так как верхняя часть перископа значительно выступала за пределы обводов субмарины. Лишь с большим трудом двоим подводникам удалось при помощи тросов немного развернуть перископ согнутой частью в сторону кормы. Кроме того, были снесены стойки верхней антенны, расположенные на крыше ограждения мостика, а сама антенна в этом месте получила серьезные повреждения. Вскоре радиосвязь была восстановлена, но устранить другие повреждения было невозможно. Тем не менее форсирование Финского залива произошло на удивление спокойно. Особенно отличился при этом штурман капитан-лейтенант А. Петров и дивизионный штурман Н. Настай, сумевшие за три дня плавания в заливе без единого определения места по береговым ориентирам ошибиться в прокладке лишь на две мили. Примерно две трети пути было пройдено в подводном положении, преимущественно на максимально возможной глубине погружения, с постоянной скоростью хода в 2 узла. Заграждение «Насхорн» подлодка пересекла в южной части на глубине 50 м, на такой же глубине было форсировано Юминдское заграждение. При форсировании в ночное время 18 ноября восточной части поля «Зееигель» субмарина дважды задевала за минрепы, но взрыва мин не последовало. Особенно опасным был второй случай, который произошел при пересечении линии заграждения «Зееигель-2», состоявшего из якорных мин типа ЕМС, снабженных противотральными трубками КА. В случае пересучивания минрепа такая трубка смещалась кверху и заставляла сработать механический замыкатель, расположенный на нижнем полушарии мины. К счастью, этого не произошло — минреп вначале задел за согнутый командирский перископ, а затем, соскользнув с него, ударил по корпусу лодки с правого борта. Утром подлодка всплыла западнее Лавенсари, где встретилась с катерами. Вечером того же дня она ошвартовалась в Кронштадте, став вместе с «С-12» последними вернувшимися лодками из состава 3-го эшелона.

Хотя второй поход кампании 1942 года и был лишен внешнего блеска неподтвержденных побед, на самом деле он стал более результативным, чем первый. «Фрунзевцу» удалось выставить мины, на которых погибло два транспорта (командование засчитало лишь один водоизмещением 4 тыс. тонн, якобы погибший у Уте 2 ноября). Лодка невредимой прошла через 73 линии мин, и хотя в конечном итоге получила серьезные повреждения, смогла уцелеть, чего не удалось половине из 16 субмарин 3-го эшелона. «Факт успешного выполнения лодкой поставленной задачи, — писалось в выводах командования БПЛ, — дает право считать результаты похода ПЛ "Л-3" вполне удовлетворительными». Соответственно этому 20 подводников были награждены орденами, в том числе сам Грищенко — орденом Отечественной войны 1-й степени.

Всю зиму подлодка простояла в Кронштадте на Морском заводе. 25 февраля ее командиром стал бывший старпом В.К. Коновалов, а П.Д. Грищенко получил назначение в Отдел подводного плавания флота. Судя по его мемуарам и устным рассказам, он с большим удовольствием занял бы должность командира дивизиона подлодок, но командование решило использовать офицера с академическим образованием на более ответственной должности. 1 марта прошла торжественная церемония присвоения подлодке гвардейского звания, к которому она была представлена еще за поход в составе 2-го эшелона в кампанию 1942 года. Вслед за этим часть офицеров была переведена на другие корабли, а В.К. Коновалов убыл на стажировку на Тихоокеанский флот, где он пробыл до осени 1943-го. Впоследствии П.Д. Грищенко описал все это как разгон командованием флота вызывавшего зависть у всех экипажа, но правда заключалась в том, что кадровые перемещения были связаны с невозможностью использования корабля в ближайшее время. Из-за тяжелых повреждений подлодка не могла принять участие в кампании 1943 года, даже если бы противник и не перекрыл Финский залив двойными противолодочными сетями — на заводе отсутствовали детали тумбы перископов и ходового мостика. Корабль вступил в строй только 16 июня, но вскоре снова стал в док для установки первой на БПЛ КБФ гидроакустической станции «Дракон-129». Эти работы завершились лишь 2 сентября, когда все попытки прорыва на просторы Балтики уже были прекращены. В начале 1944-го «Фрунзевец» прошел текущий ремонт и к октябрю числился полностью готовым к выполнению заданий командования.