בשנת 1941 לאחר תחילת הקרבות נגד גרמניה הנאצית הצי השתתף בהגנת על חופי הים הבלטי. במהלך אוגוסט 1941 הצי נאלץ לעזוב את בסיסו הראשי בטאלין. במהלך פינוי הצי הבלטי מטאלין הגרמנים הטביעו חלק משמעותי של האוניות המועברות. מלחי הצי גילו תושייה ואומץ רב כשנטלו חלק במבצעים במלחמת העולם השנייה והיה מן המגינים על לנינגרד בתקופת המצור על לנינגרד. אומנם בפעילות ימית הצי לא בלט ולא הצליח לתת עזרה של ממש לכוחות היבשה בשלבים מתקדמים של המלחמה, חוץ מפעילות צוללות הצי שגרמו לצי הסוחר הנאצי אבדות משמעותיות. בשנת 1943 הכוחות הגרמנים בעזרת פינלנד הצליחו לחסום את המפרץ הפיני אך החל משנת 1944, כאשר פינלנד יצאה ממעגל הלחימה, צוללות הצי הבלטי המשיכו בפעילות בים.