11 листопада 1941 року генерал фон Арнім призначений командиром 39-го моторизованого корпусу групи армій «Північ», який вів бої під обложеним Ленінградом. Він командував корпусом, що активно діяв під час ведення наступальних та оборонних боїв під Тихвіном, на торопецько-холмському напрямку, під час битви обложеного німецького угруповання в Холмському котлі.