Более крупный десант был высажен в ночь на 5 октября в районе пристани Петергофа. Он был сформирован из корабельных комендоров, электриков, минеров линейных кораблей "Марат" и "Октябрьская революция", инструкторов школ учебного отряда, курсантов военно-морского политического училища. В десантный полк отбирали добровольцев, самых лучших и физически сильных. Его перебросили на катерах из Кронштадта. Вел полк участник гражданской войны, краснознаменец, удостоенный ордена за штурм Перекопа, полковник А. Т. Ворожилов. Рядом с ним шел один из опытнейших политработников флота полковой комиссар А. Ф. Петрухин. Десант в основном состоял из коммунистов и комсомольцев. Из последних запасов флота десантникам выдали автоматы, карабины, ручные пулеметы, гранаты.
Мы надеялись, что боевые действия десантников морского полка будут поддержаны артиллерией и войсками 8-й армии со стороны ораниенбаумского плацдарма. Десант должен был рассечь петергофский клин противника, облегчив соединение войск 8-й и 42-й армий. Продумывая детали предстоящего боя за высадку, мы понимали, что полной гарантии успеха нет. Командовать высадкой Военный совет флота поручил командиру охраны водного района флота капитану 2 ранга И. Г. Святову, помощниками к нему были назначены командир соединения торпедных катеров капитан 2 ранга В. А. Соломатин и командир дивизиона эскадренных миноносцев капитан 2 ранга Г. С. Абашвили. Личный состав катеров, на которых должен был идти десант, тщательно готовился к переходу. Командиру десанта было приказано: высадившись в Новом Петергофе, нанести удар во фланг и тыл противника и уничтожить его совместно с частями 8-й армии.
Перед посадкой на катера с десантниками встретились члены Военного совета флота. Это было вечером 4 октября.
В темную ночь от Кронштадтской пристани отошло несколько десятков катеров морских охотников и сторожевых катеров с гребными шлюпками на буксире.
Подробности боя стали известны из рассказов оставшихся в живых участников десанта. Краснофлотцы, подняв над головой оружие, прыгали в холодную воду и бежали к берегу. Действовали стремительно; враг заметил их, когда значительная часть десанта была уже в парке. Преодолевая яростное сопротивление врага, занимали один рубеж за другим.
В опубликованной в Западном Берлине книге фон Веделя "Германия в огне" есть строки:
"Матросский десант в Петергофе застал наши войска врасплох. Боевая тревога была объявлена, когда он уже высадился на берег и смял нашу охрану. Матросы неудержимо продвигались вперед, захватывая наши позиции. Бой шел трое суток... "
К середине первого дня боя десантники овладели почти всем нижним парком. Отдельные группы сумели вырваться на улицы города и там завязывали бои. Опомнившиеся от неожиданного вторжения с моря, фашисты открыли огонь из пушек и минометов. Командование войск стрельнинско-петергофской группировки противника запросило поддержки. Против десанта были брошены танки и вся наличная артиллерия. Несмотря на героизм моряков, врагу удалось оттеснить десант от залива и овладеть береговой чертой. С десантниками делал попытки соединиться из района Старого Петергофа стрелковый полк 10-й дивизии 8-й армии. Вместе с ним наступал и батальон балтийцев, находящийся в составе 8-й армии. Активно помогали в преодолении сопротивления противника артиллеристы армии и флота. Однако пробиться к десанту воинам не удалось.
Десантники продолжали сражаться в окружении, бились с врагом одними гранатами и трофейными автоматами. Бой стих лишь под вечер 7 октября. За эти дни артиллеристы Кронштадта, его фортов и кораблей обрушили на головы фашистов огненный шквал, выпустив до 3000 крупнокалиберных снарядов.
В первые минуты боя погиб командир отряда полковник Андрей Трофимович Ворожилов. Его гибель не могла не сказаться на управлении полком, организации боя и выходе бойцов из окружения навстречу войскам, пытавшимся прийти на помощь. В начале боя были убиты и радисты. Две радиостанции, имеющиеся в распоряжении десанта, были повреждены. В течение почти недели мы принимали меры, чтобы установить какую-либо связь с десантом, вновь и вновь посылали катера с боеприпасами. Но ни один катер не смог подойти к берегу. С первых часов боя над десантом появлялись наши самолеты, но они не приносили никаких известий. Ночью высаживались группы разведчиков в тыл противника. Из двадцати групп, направленных со стороны ораниенбаумского плацдарма, только четырем удалось пройти через линию фронта. Попытки установить связь с десантом не прекращались до 15 октября. К сожалению, все они оказались безрезультатными.
Десант совершил геройский подвиг. Признание героизма моряков содержалось даже в сообщении берлинского радио, переданном 7 октября 1941 года: