Жданов телеграфировал в ответ, что совет ограничен в своих функциях и полномочиях, и что он и Ворошилов взяли на себя общее руководство обороной Ленинграда. Но Сталин повторил, что они не правы, поступив таким образом, и есть опасения, что они снова могут повторить ошибки. Жданов допускал, что предложение выбирать командиров может быть ошибочным, но опыт показывает, что рабочие формирования сменяют командиров, которые не справляются со своими обязанностями. Сталин настаивал, однако, что распространение выборности на всю армию приведёт к анархии. 24 августа ГКО приняло решение о военном совете в Ленинграде, включив Жданова и Ворошилова в его состав. 26 августа ГКО принял решение послать комиссию с особыми полномочиями по Ленинграду для проверки обороны города и возможности эвакуации его предприятий и населения. Комиссия, возглавляемая Молотовым, прибыла в Ленинград 27 августа. Двумя днями позже она рекомендовала эвакуировать 250.000 женщин и детей из города, и ещё 66 тысяч с территорий вблизи линии фронта. Она также предложила срочно депортировать 96000 человек немецкой и финской национальности из региона.
Сталин остался недоволен действиями командующего Ленинградским фронтом генерала М.М. Попова, так же, как и Жданова, и Ворошилова. 29 августа он телеграфировал Молотову в Ленинград:
«Я опасаюсь, что Ленинград будет потерян безмозглыми дураками. Что Попов и Ворошилов делают? Они не докладывают нам о мерах, предпринимаемых ими против опасности. Они заняты поиском путей отхода. Я только так могу истолковать их намерения… Это чисто крестьянский фатализм. Я ничего не могу понять. Вы думаете открыть дорогу немцам на этом важнейшем направлении? Всерьёз? Что это за человек, Попов? Что Ворошилов делает? Как он помогает Ленинграду? Я пишу это потому, что обеспокоен недостаточной активностью ленинградских командиров… Возвращайтесь в Москву. Не задерживайтесь».
В этот же день Северо-Западное направление было упразднено, и командования Северо-Западного направления и Ленинградского фронта объединены. 5 сентября Ворошилов был назначен командующим нового Ленинградского фронта, и Попов стал его начальником штаба. Однако Ворошилов вскоре был освобождён от командования, и 11 сентября Ставка назначила Жукова на его место.
Жуковский метод обороны Ленинграда состоял в организации контратак и установлении драконовской дисциплины. 17 сентября он издал приказ по организации обороны ленинградского южного сектора: «Всех командиров и политработников, и солдат, которые покинут указанную линию обороны без письменного приказа от фронтового, или армейского руководства, расстреливать немедленно». Сталин целиком поддержал дух и букву жуковских суровых приказов. 20 сентября он послал Жукову и Жданову одобрение их приказа войсковым командирам:
«Говорят о том, что в то время, как наступление на Ленинград немецких мерзавцев продолжается, среди наших войск есть люди, которые говорят, что старики и старухи, жёны, и дети обращаются с просьбой к большевикам сдать Ленинград и восстановить мир.
Это говорит о том, что народ считает питерских большевиков неспособными использовать оружие против этих отдельных лиц. Я полагаю, что если мы имеем таких людей среди большевиков, мы должны уничтожить их, так как они боятся немецких фашистов.
Мой ответ, отбросить сантименты, но разбить вдребезги врага и его сообщников, стиснув зубы, не боясь боли, и смерти. Война неумолима, необходимо уничтожить тех, кто демонстрирует слабость и колебания…
Бить немцев и их сторонников, кто бы они ни были, делать это, не взирая ни на что».
В конце сентября 1941 года фронт вокруг Ленинграда стабилизировался. Город был полностью окружён и осаждён немецкими, и финскими войсками (позднее и испанской «Голубой дивизией»). Но снабжение по воздуху и через Ладожское озеро оставалось возможным. Великая драма началась. Более миллиона советских солдат погибло при сражениях в ленинградском регионе. За три года осады 640.000 граждан умерло от голода, 400.000 пропали без вести в ходе операции. Как указывал Иван Мудсли, осада Ленинграда была главным образом тяжела для женщин. Большинство мужчин было в Красной Армии, или в народном ополчении. У немцев был опыт многих случаев прорыва городской обороны и слома обороны при сопротивлении, но никогда не было такого, как в 1941 году. Осада стала главной проверкой для Жданова и коммунистической партии. Всеобщая народная мобилизация в комбинации с безжалостностью создали легенду о героическом Ленинграде.
С точки зрения стратегии, осада сковала большое количество войск противника (треть вермахта в 1941 году) и помогла обороне Москвы. Особенно важным был успех контр-наступления под Тихвином в ноябре-декабре 1941 года, который обезопасил Москву от немецкого окружающего манёвра с северо-запада. Но трения между Сталиным и ленинградскими товарищами продолжали возникать время от времени. Например, в телеграфном общении со Ждановым 1 декабря 1941 года Сталин начал саркастически высказываться: «Весьма странно, что товарищ Жданов не чувствует необходимости подойти к аппарату, чтобы просить нас о взаимном обмене информацией в такое трудное для Ленинграда время. Если московские коллеги не будут вызывать на переговоры по аппарату, это приведёт к тому, что тов. Жданов забудет о Москве и московских товарищах… Может случиться, что Ленинград тов. Жданова однажды исчезнет из СССР и окажется в Тихом океане». Как показывает эта цитата, элементы московско-ленинградского соперничества в сталинских отношениях со Ждановым несомненно присутствовали, но более важной была неизбывная забота Сталина об обороне Москвы, переходящая в навязчивую идею. Как он позже сказал Жданову при переговорах: «Не теряйте времени, не только каждый день, но и каждый драгоценный час. Враг собирает все свои силы на фронте под Москвой. Все другие фронты имеют удобный случай для атаки противника, включая ваш фронт».
Битва под Москвой началась с двух катастроф для Сталина. В начале октября немцы поймали в капкан 7 советских армий в массовом окружении под Вязьмой и Брянском. Были окружены Брянский, Западный и Резервный фронты, оборонявшие подходы к Москве. Были потеряны 64 стрелковых дивизии, 11 танковых бригад и 50 артполков. Потери в людях достигли миллиона, включая около 700.000 захваченных немцами в плен. Давид Гланц сказал: «Катастрофа… Красной Армии, произошедшая в октябре, также, как и в июне, августе, и сентябре, почти очень уважаема». Катастрофа частично была результатом немецкого превосходства в силах. Армии группы Центр имели миллион солдат, 1700 танков и штурмовых орудий, 1400 пушек, и миномётов, и 950 самолётов. Им противостояли 3 советских фронта, имевших 800.000 солдат, 6808 орудий и миномётов, 782 танка и 545 самолётов. Советские силы были также ослаблены наступательными действиями в августе и сентябре, и не имели времени, чтобы окопаться как следует, и создать эшелонированную оборону. Как всегда были операционные ошибки. Но, возможно, немцы сражались и маневрировали лучше (и это «простая» правда), и вместе с превосходством в людях, и в средствах, это привело их к победе. В любом случае немецкий успех означал для советской столицы, что она прямо и непосредственно находится под угрозой.
Сталин отреагировал на ухудшение военной ситуации вызовом Жукова из Ленинграда в Москву 5 октября, и 10 октября назначил его командующим Западным фронтом. 5 октября Ставка приказала сформировать 10 резервных армий восточнее Москвы. В ходе московской битвы около 100 дивизий были перемещены на центральный сектор фронта, включая 9 с Дальнего Востока, так как Сталин был уверен, что Япония не присоединится к немецкому вторжению на этой стадии.
Не смотря на эту концентрацию сил, были составлены планы частичной эвакуации советской столицы, которая начала выполняться 15 октября. Среди первых эвакуировались в Куйбышев, расположенный в 500 милях на юго-восток от Москвы на реке Волге иностранные дипломаты и журналисты, персонал наркомата иностранных дел и наркомата обороны. Большинство сотрудников Ген. штаба переместилось в Арзамас, находившийся между Москвой и Куйбышевом. Берия приказал составить план взрыва главной части города, если возникнет такая необходимость. Это были меры предосторожности, и они вовсе не означали, что Москва будет захвачена немцами, но они вызвали вспышку диких слухов и общую панику среди части населения, которое начало спасаться бегством из столицы по собственному решению. Нервы были успокоены радиообращением от 17 октября А.А. Щербакова, московского партийного вождя, который заверил граждан, что Сталин остаётся в столице. Ситуация стабилизировалась после резолюции ГКО от 19 октября, которая объявила об осадном положении, о введении комендантского часа и передачи обеспечения безопасности в городе в руки бериевского НКВД. Несмотря на всё это, писали о так называемом «большом драпе» огромного большинства обычных московских жителей, оставшихся «непоколебимыми» перед лицом неминуемой немецкой угрозы столице. Среди защитников советской столицы в октябре-ноябре 1941 года были 5 дивизий добровольцев, которые были плохо обучены и плохо экипированы, и которые понесли экстремально высокие потери во время сражения с немцами. Другие полмиллиона гражданских лиц в московском регионе помогали на строительстве оборонительных сооружений вокруг города.