Con base cerca de Riga en el momento del ataque alemán a la Unión Soviética en junio de 1941, el Kirov quedó atrapado en el golfo de Riga por el rápido avance alemán. Apoyó las acciones de colocación de minas de los destructores soviéticos en la mitad occidental del estrecho de Irbe en las noches del 24 al 25 y del 26 al 27 de junio. Después de descargar su combustible y parte de su munición, para reducir su calado, atravesó con gran dificultad el canal de Moonsound de poca profundidad (entre la isla de Muhu y el continente estonio), y logró llegar a Tallin a finales de junio. El Kirov proporcionó apoyo de fuego pesado con su artillería principal, del 22 al 27 de agosto disparó 36 proyectiles a las tropas alemanas, en respuesta, la artillería alemana disparó hasta 500 proyectiles contra el barco y la Luftwaffe lanzó hasta 326 bombas de distintos calibres. En la rada de Tallin, el crucero recibió un impacto de un gran proyectil alemán en la popa, nueve tripulantes murieron y treinta resultaron heridos, a finales de agosto de 1941 sirvió como buque insignia del almirante de la Flota del Báltico Vladímir Tríbuts durante la evacuación de Tallin a Leningrado.