Начиная с 12 сентября, 100-мм орудия крейсера ежедневно открывали огонь по немецким самолетам, бомбившим порт. К середине сентября линия фронта настолько приблизилась к городу, что артиллерия противника получила возможность вести огонь прямой наводкой по неподвижному кораблю. 16 сентября в корабль попал один 127-мм снаряд, а 17-го — четыре. Два пробили верхнюю палубу и надводный борт, третий — трубу, а четвертый надстройку, 7 моряков были убиты, 28 ранены, возникшие пожары быстро ликвидированы. Чтобы корректировать огонь своей артиллерии по кораблям, немцы в этот день в районе Красного села подняли аэростат с наблюдателями. Артиллеристы «Максима Горького» сделали по нему несколько выстрелов, после чего аэростат взмыл вверх и исчез (вероятно, был перебит привязной трос).
21 сентября в крейсер попали три тяжелых снаряда, в результате был разбит ходовой мостик, 9 моряков были убиты и 7 ранены. Дальнейшая стоянка на открытой позиции грозила кораблю гибелью. Командир крейсера капитан 1 ранга А.Н. Петров с разрешения штаба эскадры сменил огневую позицию. Так как крейсер не мог развернуться в акватории порта, то он задним ходом, без помощи буксиров, против течения, прошел Морским каналом и укрылся в Гутуевском ковше, затратив на переход и швартовку всего 20 минут. Это был маневр, на который едва ли кто-нибудь отважился бы в мирное время.
На следующий день буксиры вывели корабль в Неву, поставив к левому берегу у завода № 194 им. А. Марти, а 23 сентября крейсер подошел к стенке завода № 189 для ремонта. Устранение повреждений продолжалось до 8 октября, но уже 3 октября буксиры перевели «Максим Горький» от завода к Железной стенке торгового порта вблизи устья Фонтанки. 22 и 24 октября противник обстреливал стоявший у стенки корабль. Поэтому, до того как устье Невы покрылось льдом, крейсер для выполнения стрельб с помощью буксиров менял позицию. 1 и 2 ноября корабль выполнил 4 стрельбы по району поселка Володарского, 22 и 23 — обстреливал батареи противника. Несмотря на то, что крейсер менял места стоянки противник обстреливал корабль. 22 ноября снаряд попал в полубак перед 1-й башней. 29 ноября впервые огонь по позициям противника вели 100-мм орудия крейсера. Последнюю стрельбу в 1941 г. артиллеристы крейсера выполнили 27 декабря.
28 ноября 1941 г. Военным советом КБФ было принято решение о прекращении нефтяного отопления кораблей. С 5 декабря «Максим Горький» был переведен на отопление углем, на корабле был оставлен лишь аварийный запас — 60 т мазута. Для утепления помещений корабля верхнюю палубу покрыли толстым слоем шлака, на люки и входы сделаны тамбуры. Для маскировки борта и надстройки корабля покрасили белилами.
Все стоявшие на Неве и ее притоках корабли были объединены в группы, «Максим Горький» вошел в состав группы № 2 базировавшейся в торговом порту. На зимний период кораблю была установлена оперативная готовность 6 суток, в постоянной готовности он должен был иметь одну башню главного калибра. 7 января 1942 г. командиром крейсера был назначен капитан 1 ранга И.Г. Святов.
Зимой 1941–1942 гг. неподвижно стоявший крейсер неоднократно обстреливала немецкая артиллерия. 21 января 1942 г. в корабль попал 6-дюймовый снаряд, в результате попадания было выведено из строя 100-мм орудие. Главный калибр корабля привлекался к контрбатарейной борьбе. 8 и 9 февраля «Максим Горький» обстреливал батареи противника на Вороньей горе израсходовав 29 180-мм снарядов.