Имя «Марат» неразрывно связано с обороной Ленинграда. Начало войны застало корабль на Большом Кронштадтском рейде. Уже в 14 часов 22 июня он впервые открыл огонь по противнику, обстреляв финский самолёт-разведчик. На следующий день зенитные расчёты корабля сбили два вражеских самолёта и «Марат» первым на Балтике открыл боевой счёт. Атаки авиации противника линкор отражал ежедневно в течение следующих двух месяцев, а 22 августа в связи с возникновением прямой угрозы Ленинграду «Марат» перевели на новую огневую позицию в ограждённой части Морского канала. 9 сентября загрохотали дальнобойные орудия главного калибра корабля, стрельба по наступающим немецким войскам велась почти беспрерывно.
14 сентября линкор получил первые попадания вражеских снарядов. Уже спустя два дня в ходе артиллерийского обстрела были выведены из строя сразу три зенитных орудия на носовой площадке. Эта потеря имела для «Марата» серьёзные последствия, так как в тот же день, 16 сентября, корабль подвергся массированной атаке 27 пикирующих бомбардировщиков. Вражеские самолёты атаковали с носа и кормы. Успеха добилась группа «юнкерсов», зашедших с носового угла. Жизненно важные отсеки и помещения не пострадали. Были разрушены салон кают-компании и несколько офицерских кают. Взрыв бомб также вывел из строя кормовые зенитки, различные повреждения получила четвёртая башня главного калибра и некоторые орудия. Погибло 25 человек. Но среди экипажа появились и первые герои. При отражении налёта отличились командир зенитного дивизиона Сухарев, старшины батарей Беляков, Корбань, Котов. Метким огнём зенитчиков было сбито три «юнкерса».
Сразу после налёта «Марат» снялся с якоря и перешёл на Малый Кронштадтский рейд, одновременно ведя интенсивный огонь по целям противника на южном берегу Финского залива. 18 сентября с помощью буксиров корабль был поставлен в гавани Усть-Рогатки для исправления повреждений и текущего ремонта. Восстановительные работы велись в условиях ежедневных налётов вражеской авиации, избравшей Кронштадт своей главной целью. Корабль-герой сумел отразить все атаки с воздуха, ни одна бомба так и не попала в линкор.
Утро 23 сентября 1941 года выдалось на редкость ясным. Видимость была отличной, чем и воспользовались немецкие самолёты-разведчики. Им удалось сфотографировать Кронштадт и корабли, стоящие в гавани и на рейде. С аэродрома Тирково, расположенного южнее Луги, в воздух поднялись пикирующие бомбардировщики из 2-й штурмовой эскадры «Иммельман». Их главной целью были линкоры «Марат» и «Октябрьская революция», а также тяжёлые крейсеры «Киров» и «Максим Горький». Некоторые «юнкерсы» несли «противолинкорные» бомбы. В одиннадцатом часу бомбардировщики были замечены над Петергофом, и по боевой тревоге личный состав «Марата» приготовился к отражению воздушной атаки. Был произведён выстрел шрапнелью из главного калибра по ближайшим самолётам. Снаряд разорвался с недолётом, а пикировщики, разделившись на две группы, устремились на корабли.
Несмотря на убийственный огонь, несколько бомбардировщиков сумели прорваться к линкорам, и среди них — «юнкерс» обер-лейтенанта Ганса-Ульриха Руделя. Позднее он вспоминал:
«Угол пикирования составляет от 70 до 80 градусов. Я уже поймал „Марат“ на прицел. Мы мчимся вниз, прямо на него, и корабль медленно растёт, превращаясь в настоящего гиганта. Все его орудия нацелены на нас. Теперь ничто не имеет значения кроме нашей мишени, нашей цели…
Чтобы не столкнуться с машиной командира, я увеличиваю угол пикирования, изо всех сил нажимая на ручку управления. Теперь мы пикируем под углом 90 градусов, это всё равно что сидеть на бочке с порохом… Мой „Ju-87“ пикирует удивительно устойчиво, не уходя в сторону ни на сантиметр. Я чувствую, что промахнуться невозможно. Прямо перед собой я вижу огромный „Марат“. По палубе бегут матросы, видимо, они несут боеприпасы. Я нажимаю кнопку сброса бомб на ручке управления и изо всех сил тяну её на себя. Сумею я отвернуть или нет? Перегрузка слишком большая… на какое-то мгновение я теряю сознание. Ещё не совсем придя в себя, я слышу голос своего бортрадиста-стрелка: „Господин обер-лейтенант, корабль взорвался!“ Над „Маратом“ поднимается огромное облако дыма высотой 350 метров. Вероятно, взорвались погреба…»