عملیات بارباروسا
مرحله دوم > شمال خط مقدم > شمال غربی روسیه (لنینگراد)

مقالهٔ اصلی: محاصره لنینگراد
سپاه ۵۶ موتوریزه گروه زرهی ۴ از گروه ارتش شمال، ۲ ژوئیه مجوز پیشروی از دونابورگ را دریافت نمود. با مشاهده پیش‌روی سریع قوای گروه ارتش شمال ورماخت در منطقه بالتیک، شورای نظامی لنینگراد شروع به ایجاد استحکامات دفاعی جدیدی حول شهر کرد. بدین منظور، رود لوگا به‌عنوان بهترین محل جهت متوقف ساختن یورش آلمانی‌ها شناسایی گردید. با توجه به تعداد اندک و تأخیر نیروهای اعزامی استاوکا، بسیج نیروهای غیرنظامی نقشی کلیدی در آماده‌سازی‌های دفاعی لنینگراد بازی کرد.
گروه زرهی ۴ پس از ورود به خاک روسیه، روز چهارم ژوئیه اوستروف و روز بعد آن پسکوف را تصرف و تا ۱۴ ژوئیه به گذرگاهی بر روی رود لوگا دست پیدا کرد. بدین ترتیب، نیروهای جلودار گروه ارتش شمال پس از طی ۷۵۰ کیلومتر در عرض سه هفته، تا لنینگراد تنها صد کیلومتر فاصله داشتند. این نیروها در این موضع مجبور به توقف سه و نیم هفته‌ای شدند تا پیاده‌نظام به نیروهای جلودار برسد. هیتلر ۲۳ ژوئیه با صدور فرمانی گروه زرهی ۳ از گروه ارتش مرکز را جهت مشارکت در امر سلطه بر لنینگراد به گروه ارتش شمال انتقال داد. پیشروی نیروهای ورماخت به سمت لنینگراد از روز ۸ اوت از سر گرفته شد. استاوکا در مواجه با از سرگیری تهاجم آلمانی‌ها، فرمان به ضدحمله داد تا با انهدام نیروهای دشمن در نواحی سولتسی، استارایا روسا و دنو، اقدام ورماخت در پیشروی به سمت لنینگراد با اختلال مواجه شود و توانست، تحمل تلفات سنگین، پیشروی آلمانی‌ها به سمت لنینگراد را برای ۱۰ روز به تأخیر اندازد.
هیلتر تحت تأثیر آرای هالدر مبنی بر اهمیت مسکو، روز ۱۲ اوت در تکمله فرمان شماره ۳۴ پیشوا، لزوم قرار گرفتن گروه زرهی ۳ تحت کنترل گروه ارتش شمال را کنار نهاد و صرفاً از گروه ارتش مرکز خواست جناح چپ خود را به سمت شمال حرکت دهد تا این امکان برای گروه ارتش شمال فراهم آید که پیاده‌نظام بیشتری به جانب لنینگراد گسیل دارد. به هر صورت، سپاه ۳۹ موتوریزه ۱۵ اوت جهت پیوستن به گروه ارتش شمال از گروه زرهی ۳ جدا شد. سپاه ۵۷ موتوریزه نیز از ۲۳ اوت جهت ایجاد اتصال با گروه ارتش شمال، یورش خود به سمت ولیکیه لوکی در جانب شمال را آغاز کرد. نبرد بر سر ولیکیه لوکی تا ۲۶ اوت به طول انجامید و به محاصره‌ای دیگر با انهدام هفت لشکر ارتش سرخ و اسارت ۳۰ هزار نفر بدل گشت.
در همین حین، پس از انتقال سپاه ۵۶ موتوریزه به جناح شرقی گروه ارتش شمال، ضدحمله غافلگیرکننده این سپاه از روز ۱۹ اوت به سمت استارایا روسا، در همراهی با چند لشکر دیگر، تا روز ۲۳ اوت به محاصره و انهدام پنج لشکر ارتش سرخ و اسارت ۱۸ هزار نفر از قوای شوروی انجامید.
گروه ارتش شمال اواخر اوت با تمرکز نیروها تهاجم نهایی به سمت لنینگراد را آغاز کرد. گروه زرهی ۴، روز ۲۹ اوت لیوبان را به سلطه خود درآورد و اوایل سپتامبر به پیشروی به سمت شمال شرقی و شمال غربی جهت به محاصره درآوردن لنینگراد ادامه داد. فرمان شماره ۳۵ پیشوا در ۶ سپتامبر، از گروه ارتش شمال خواست از تهاجم خسارت‌بار مستقیم به شهر اجتناب نماید اما در عین حال خواهان تصرف سریع آن پس از تکمیل محاصره شد. همین هنگام، فرماندهی عالی نیروی زمینی آلمان به فیلدمارشال فن لیب، اطلاع داد که ملزم است گروه زرهی ۴ و سپاه ۸ هوایی را جهت مشارکت در تهاجم به مسکو، به گروه ارتش مرکز بسپارد. این امر موجب تأخیر در ادامه برنامه یورش آلمانی‌ها به لنینگراد شد. بدون این یگان‌ها، فن لیب احساس کرد نیروهای تحت امرش قادر به ادامه تهاجم نیستند و به محاصره بسنده نمود. سرانجام، با یورش نهایی سپاه ۳۹ موتوریزه ارتفاعات سینیاوینو روز ۷ سپتامبر و شلیسلبورگ روز بعد از آن به تصرف آلمانی‌ها درآمد تا آخرین اتصال زمینی لنینگراد با سایر نواحی نیز به‌طور کامل سد گردد.
فن لیب تصمیم گرفت آخرین یورش به سمت لنینگراد را نیز صورت دهد. به هر حال، تنها سپاه ۴۱ موتوریزه و سپاه‌های ۲۸ و ۵۰ پیاده‌نظام به منظور تهاجم نهایی به لنینگراد در اختیار او بودند. تهاجم نیروهای گروه زرهی ۴ از صبح ۹ سپتامبر آغاز شد. کراسنویه سلو روز ۱۲ سپتامبر به سلطه ورماخت درآمد و سرنیزه موتوریزه آن تا شامگاه همان روز تا فاصله ۱۲ کیلومتری از لنینگراد پیش رفت. هر اندازه نیروهای آلمانی به لنینگراد نزدیک‌تر می‌شدند، مقاومت طرف مقابل نیز شدت بیشتری می‌گرفت.
استالین ژنرال ژوکوف را جهت تقویت امور دفاعی به لنینگراد اعزام نمود. ژوکوف ۱۳ سپتامبر با هواپیما وارد لنینگراد شد و ۱۷ سپتامبر به تمامی فرماندهان محلی اعلام کرد هر کس از موضع خود عقب‌نشینی کند به همراه خانواده‌اش اعدام خواهد شد. ژوکوف به ارتش پنجاه و چهارم فرمان داد با یورش به مواضع سپاه ۳۹ موتوریزه آلمان و تصرف مجدد سینیانووا، حصر لنینگراد را بشکند. اما این اقدام برای این ارتش که بهترین لشکر آن تنها ۲ هزار نفر در اختیار داشت، غیرممکن بود و تهاجم آن به‌راحتی توسط آلمانی‌ها دفع شد. گروه زرهی ۴ بین روزهای ۹ تا ۱۶ سپتامبر خود را به ۶ تا ۱۰ کیلومتری محدوده جنوبی لنینگراد رسانده و ۲۵ هزار نفر از نیروهای دشمن را به اسارت گرفته بود.
پس از یک تأخیر کوتاه، گروه زرهی ۴ از ۱۸ سپتامبر شروع به ترک گروه ارتش شمال کرد تا فیلدمارشال فن لیب به مابقی نیروهای خود دستور به برقراری خطوط محاصره حول لنینگراد بدهد. چهار ارتش هشتم، بیست و سوم، چهل و دوم و پنجاه و پنجم شوروی شامل بیست لشکر مجموعاً با ۳۰۰ هزار نفر نیرو به همراه قریب به ۳ میلیون غیرنظامی درون حلقه محاصره در لنینگراد و ناحیه اورانینباوم قرار گرفته بودند.