К началу операции Невская оперативная группа имела в своем составе: 1-ю дивизию НКВД, 86-ю, 115-ю и 265-ю стрелковые дивизии, 4-ю отдельную бригаду морской пехоты и 11-ю стрелковую бригаду.
К этому времени взамен понесшей значительные потери 20-й немецкой моторизованной дивизии Цорна в этот район прибыла 7-я немецкая авиадесантная дивизия генерал-лейтенанта Петерсона. Участок обороны от 1-го Городка до деревни Арбузово занимал 3-й парашютно-десантный полк генерал-майора Гейдриха. Ниже по течению оборонялась 96-я немецкая пехотная дивизия генерал-лейтенанта Шеде.
Операция началась 20 октября. Ни в первый, ни в последующие дни заметного успеха добиться не удалось. В тяжелых, кровопролитных боях обе стороны понесли значительные потери. Так, роты 96-й немецкой пехотной дивизии потеряли в среднем по 110 человек. В 4-й отдельной бригаде морской пехоты, 86-й и 115-й стрелковых дивизиях потери в общей сложности составили 2965 человек. По состоянию на 25 октября 1941 г. на плацдарме оставалось 869 человек.
На усиление войск Невской оперативной группы была направлена 117-я стрелковая дивизия. Другими резервами в то время Ленинградский фронт не располагал. Более того, Ставка Верховного Главнокомандования потребовала выделить из состава войск фронта четыре стрелковые дивизии для ликвидации прорыва противника на Тихвинском направлении. Яростные, но безуспешные атаки советских войск с плацдарма продолжались до 28 октября. Морские пехотинцы сражались, не щадя своей жизни. К концу октября на Невском пятачке в строю оставалось менее 500 человек, а в штабе бригады — всего пять офицеров и около десяти моряков комендантского взвода. В ночь с 3 на 4 ноября 1941 г. бригада была снята с боевых позиций и передислоцирована в деревню Хабое. На правый берег переправилось 117 морских пехотинцев, а 37 человек еще оставались на плацдарме до замены их подразделениями Невской оперативной группы.
С конца 1941 года и до марта 1942 года 4-я отдельная бригада морской пехоты, пополнив свои ряды, обороняла Дорогу жизни на Ладоге, а затем была переведена в Кронштадт. Здесь в июле 1942 года на базе 4-й отдельной бригады морской пехоты была сформирована 260-я бригада морской пехоты Балтийского флота, громившая врага до конца войны.
Ожесточенная борьба за небольшой плацдарм на левом берегу Невы, так называемый Невский пятачок, продолжалась почти 7,5 месяца. Защитники плацдарма, в том числе 4-я отдельная бригада морской пехоты, отражали ежедневно до 12–16 атак противника, на них обрушивалось до 50 тысяч снарядов, мин и авиационных бомб в сутки. Однако сломить их волю врагу не удалось. Только воспользовавшись внезапно начавшимся на Неве ледоходом, отрезавшим защитников пятачка от правого берега, немецко-фашистские войска после нескольких дней упорных боев смогли 29 апреля 1942 года ликвидировать его.
Однако героическая, хотя и полная драматизма, история борьбы за легендарный Невский пятачок на этом не закончилась. 27 сентября 1942 года войска Невской операционной группы вновь овладели этим плацдармом на левом берегу Невы. Это произошло в ходе третьей по счету Синявинской наступательной операции, осуществленной в период с 27 августа по 6 октября 1942 года силами правого крыла Волховского (командующий генерал армии К. А. Мерецков) и частью сил Ленинградского (командующий генерал-лейтенант артиллерии Л. А. Говоров) фронтов при содействии Балтийского флота и Ладожской военной флотилии.
Замыслом операции предусматривалось ударом войск Волховского фронта в направлении Синявино прорвать оборону противника, выйти к левому берегу Невы и, соединившись с войсками Ленинградского фронта, которые после форсирования реки наносили встречный удар в общем направлении на Синявино, разорвать блокаду Ленинграда. Войска двух фронтов разделяла 16-километровая полоса труднопроходимой местности, обороняемая тремя пехотными дивизиями немецкой 18-й армии. Противник сосредоточил здесь значительное количество артиллерии (до 500 орудий) и имел многократное превосходство в авиации (400–500 самолетов).
Ударная группировка Волховского фронта прорвала оборону противника и к 30 августа вышла на подступы к Синявино. Однако немцы, введя в бой резервы, задержали продвижение советских войск на флангах участка прорыва в районе Рабочий поселок № 3, Мишкино, Поречье. Войска Волховского фронта были втянуты в многодневные кровопролитные бои. 9 сентября в сражение была введена 2-я ударная армия из второго эшелона Волховского фронта, но ее наступление развивалось медленно.
В то же время противник продолжал наращивать свою группировку войск. В ее состав из Крыма была переброшена 11-я немецкая армия и несколько дивизий из Западной Европы.
Войскам Невской оперативной группы была поставлена задача форсировать Неву на участке Лобаново, Арбузов, Анненское, Московская Дубровка, 1-й и 2-й Городки; закрепившись на левом берегу, прорвать оборону противника и, развивая наступление в направлении Мустолово, Синявино, соединиться с ударной группировкой Волховского фронта.