Trong Chiến tranh Vệ quốc Vĩ đại, Nguyên soái Liên Xô Voroshilov là thành viên của Ủy ban Quốc phòng (GKO) kể từ khi thành lập vào ngày 30 tháng 6 năm 1941 đến ngày 22 tháng 11 năm 1944. Từ ngày 10 tháng 7 năm 1941, Tổng tư lệnh Bộ Tư lệnh Quân sự hướng Tây Bắc (giải tán ngày 27 tháng 8), sau đó là Tư lệnh Phương diện quân Leningrad (từ ngày 5 đến ngày 14 tháng 9 năm 1941, do Georgy Konstantinovich Zhukov thay thế), đại diện Đại bản doanh bố trí quân sự (12 tháng 10 năm 1941 - 5 tháng 9 năm 1942), đại diện của Đại bản doanh Bộ Tổng tư lệnh tối cao Mặt trận Volkhov (15 tháng 2 - 25 tháng 3 năm 1942). Ngày 15 tháng 12 năm 1942, ông được cử đến khu vực hoạt động của mặt trận Leningrad và Volkhov để hỗ trợ chuẩn bị cho cuộc đột phá phong tỏa Leningrad. Vào tháng 1 năm 1943, ông điều phối các hoạt động của quân đội Phương diện quân Leningrad trong Chiến dịch Tia Lửa trong cuộc đột phá phong tỏa Leningrad.