Командование Северо-Западной армии 18 октября девятнадцатого года начало завершающий этап армейской операции — штурм Петрограда. Наступление на город через Царское Село — Пулково осуществляла 5-я колонна в составе 2-й дивизии генерала Ярославцева, через Стрельну — Лигово — 6-я колонна, сформированная из 5-й дивизии светлейшего князя Ливена и бронетанкового батальона. Колонна № 4 под командованием генерала Ветренко (тот самый Ветренко, от которого штаб Северного Псковского корпуса летом 1918 года не знал, как избавиться из-за своеволия и разгильдяйства) должна была перерезать Николаевскую железную дорогу в районе станции Тосно, тем самым лишить Петроградский гарнизон возможности получать подкрепления из Москвы.
Колонны № 1 (отдельная бригада полковника Лебедева), № 2 (4-я дивизия князя Долгорукого и конная дивизия генерала Булак-Балаховича) и № 3 (1-я дивизия генерала Дзерожинского) наносили отвлекающий удар из района Луги и маневрировали на псковском направлении, не позволяя красным нанести контрудар на правом фланге армии. Отдельные задачи командования выполняли конно-егерский полк полковника Бенкендорфа и драгунский полк полковника Павловского.
К 21 октября войска армии вышли к предместьям Петрограда. В то время как кровопролитные бои развернулись в Онтолове, под Лигово, Пулково, в Царском Селе и Павловске, генерал Ветренко не выполнил приказа об овладении станции Тосно, двинул 3-ю дивизию через Павловск, где и застрял 22 октября, полностью открыв фланг армии со стороны Колпина, позволив красным гнать составы с подкреплением по Николаевской железной дороге с юга.
Угрожающая обстановка сложилась на левом фланге армии. Там, вдоль побережья Финского залива, наступление вела 1-я эстонская пехотная дивизия, поддерживаемая огнём кораблей британского флота. По замыслу союзного командования, эстонцы должны были в тылу Красной армии высадить десанты и захватить береговые форты. Столкнувшись с упорным сопротивлением красных, эстонское командование прекратило активные действия, оставив армию белых незащищённой со стороны моря. Спустя два года, в Варшаве, Б. В. Савинков на резкое замечание Павловского об очередном предательстве союзников так оценивал действия эстонцев:
— Что же вы хотите, милейший Сергей Эдуардович? Такова плата эстонцев Белому движению за их освобождение в январе девятнадцатого года от красной чумы! Вы что же, думали, таллинское правительство с радостью встретило бы известие о взятии Петрограда Юденичем? Ничуть не бывало. В случае победы белых эстонцам ничего не оставалось, как ожидать, когда на рейде их столицы появились бы русские корабли под флагом единой и неделимой России и своими залпами оповестили о завершении краткой эры национальной независимости. Эстонцы вели тройную игру. Руками белых изгнали красных. От англичан получили займы, оружие, продовольствие. От Советов — признание суверенитета. В проигрыше осталось только Белое движение.
Понимая, что операция по захвату Петрограда стала давать сбои, а резервов не было, генерал Юденич вновь попытался реанимировать свою прежнюю идею — вовлечь в наступление финскую армию. Он просил французов оказать давление на правительство Финляндии, а 23 октября поручил своему представителю в Финляндии генералу А. А. Гулевичу обратиться к финнам с просьбой о военной поддержке, отметив переброску Советами войск с Карельского перешейка. Финское правительство, как и эстонское, руководствовалось собственными интересами и, лишь получив сведения о контрнаступлении Красной армии, 5 ноября официально информировало генерала Юденича об отказе от военного выступления. Ситуация становилась угрожающей…
Между тем в то время, как Северо-Западная армия отдыхала и готовилась к решительному штурму Петрограда, 17 октября в Петроград прибыл председатель Реввоенсовета Республики Л. Д. Троцкий. По его указанию в городе усилили режим военного положения. Во всех районах города сформировали штабы внутренней обороны, подчинив им батальоны с пулемётной командой и приданной артиллерией. Город разделили на три рубежа обороны и определили пути организованного отступления в случае успеха белой армии. В трёхсуточный срок была проведена мобилизация рабочих в возрасте от 18 до 43 лет, а также коммунистов и комсомольцев. Железной рукой Троцкого улучшилось продовольственное снабжение города и армии. В действующей армии суточный хлебный паёк поднялся с полфунта до 2-х фунтов. Петроградцы начали получать по карточкам овощи, соль, сахар. Петроградская ЧК резко активизировала репрессивные меры. Начались массовые аресты бывших офицеров, укрывавшихся от мобилизации в Красную армию; расстрельные команды работали не покладая рук.