По приказу командующего Ленинградским фронтом бригада в составе 2-го и 3-го батальонов, артиллерийского дивизиона, а также подразделений боевого и тылового обеспечения 19 сентября была снята с островов Валаамского архипелага, где она до этого вела боевые действия с финскими войсками, и перевезена на кораблях Ладожской флотилии в Осиновец. Здесь 4-я отдельная бригада морской пехоты получила от заместителя наркома Военно-Морского Флота — члена Военного совета Ленинградского фронта адмирала И. С. Исакова задачу совершить марш в район Невской Дубровки, где поступить в распоряжение командующего Невской оперативной группы.
К 22 сентября боевые части бригады сосредоточились в районе деревни Малое Манушкино, а тыловые — в деревне Хабае. Командир бригады генерал-майор Б. П. Ненашев был срочно вызван в Смольный для получения задачи к начальнику штаба Ленинградского фронта генерал-лейтенанту М. С. Хозину.
В это время 2-й и 3-й батальоны бригады готовились к форсированию Невы, а артиллерийский дивизион занял огневые позиции в районе мыса Плинтовка. 5-й батальон, который до этого вел бои на острове Коневец, начал готовиться к отправке в район Невской Дубровки.
В 00.10 23 сентября 2-й батальон под командованием капитана Г. Я. Роева в составе 2-й, 3-й и 8-й стрелковых рот на лодках и плотах успешно форсировал Неву и начал наступление в направлении школы и Северного Песчаного карьера.
Получив боевое крещение в боях на Ладоге, морские пехотинцы действовали смело и решительно. Немцы были выбиты из ближних траншей и дзотов и отброшены за шоссейную дорогу. Батальон захватил большое количество трофеев: десятки пулеметов и автоматов, а также другое стрелковое оружие.
К вечеру противник при поддержке легких танков перешел в контратаку. Однако моряки капитана Роева заставили его отойти на исходные позиции. На поле боя осталось более 200 немецких солдат и офицеров, а также три танка. Один из них подбил связкой гранат краснофлотец Нарыжный, а два остальных — его боевые товарищи.
В самый разгар боя был тяжело контужен капитан Роев. Но только на следующий день, по настоятельному требованию военврача, он согласился на эвакуацию в медсанбат. Командира батальона заменил начальник штаба инженер-капитан 2-го ранга И. Д. Мочалов. Обычно спокойный и молчаливый, этот офицер преображался в бою. Он неоднократно лично возглавлял атаки морских пехотинцев на засевших в противотанковом рву немецких автоматчиков, на Северный песчаный карьер, и всякий раз противнику наносились значительные потери.
Так было и 16 октября в ожесточенной рукопашной схватке у Песчаного карьера, где группа моряков во главе с Молчановым, уничтожила десятки немецких солдат, двух офицеров и захватила важные документы и значительное количество трофеев.
В этом бою отважный командир инженер-капитан 2-го ранга И. Д. Мочалов пал смертью храбрых. Он был посмертно награжден орденом Красного Знамени.
В ходе боевых действий на Невском пятачке отличилось немалого командиров и политработников: полковой комиссар Н. И. Сергеев, воентехник 1-го ранга Ильин, лейтенант Денисов, политрук П. А. Склеймов и др. В самых опасных местах боя находился командир пулеметного взвода Ильин. Когда бесстрашный командир погиб, в кармане его гимнастерки нашли пробитый в нескольких местах пулями партийный билет.
К рассвету 24 сентября на плацдарм была переправлена еще одна рота 2-го батальона бригады в количестве 80 человек. К этому времени сражавшийся здесь сводный отряд майора С. П. Седых, в состав которого входили и морские пехотинцы, насчитывал около 400 человек. В это число не вошел личный состав подразделений, не имевших связи с командованием.
В этот день до двух пехотных батальонов и около 50 танков противника пять раз безуспешно пытались атаковать высадившиеся на Невский пятачок подразделения.
В ночь на 25 сентября Неву форсировали стрелковая рота, два минометных взвода 2-го батальона и стрелковая рота 3-го батальона капитана Б. Н. Пономарева 4-й отдельной бригады морской пехоты. Во время переправы один минометный взвод был потоплен. Численность отряда Седых в это время составила 825 человек: 3-й батальон морской пехоты — 96 человек; 2-й батальон морской пехоты — 328 человек, 3-й батальон НКВД — 249 человек, 115-я стрелковая дивизия — 179 человек. Таким образом, половину личного состава отряда составляли морские пехотинцы. Но вооружении защитников плацдарма находились: винтовки, 18 ручных и 21 станковый пулемет, пять 50-мм и двенадцать 82-мм минометов, одно 45-мм орудие.
Вместе с 3-м батальоном на левый берег переправилась и часть штаба 4-й отдельной бригады морской пехоты во главе с исполняющим обязанности начальника штаба полковником А. Ф. Ярыгиным и начальником оперативного отделения подполковником Игнатьевым.