21 августа неподалеку от Тихвина встретились руководители Волховского, Ленинградского фронтов и Балтийского флота. Волховцы познакомили ленинградцев и командующего Балтфлотом адмирала В.Ф. Трибуца с планом операции своего фронта и вместе обсудили степень их участия в ней. Было решено, что Невская оперативная группа во взаимодействии с авиацией свяжет активными действиями войска противника, расположенные в Шлиссельбурге кой горловине, и не допустит поворота их в сторону наступающих частей Волховского фронта. Если произойдет заминка с выходом к Неве, планировалось наступление Невской опергруппы с форсированием реки. Ленинградцы выразили желание начать наступление одновременно с Волховским фронтом.
Вскоре Ставка вызвала на доклад о готовности к проведению операции Военные советы обоих фронтов. Развернутый план ее представил Мерецков, озвучив желание командования Ленинградского фронта начать наступление одновременно с Волховским.
Сталин заметил:
— Ленинградцы хотят форсировать Неву, а сил и средств для этого не имеют. Мы думаем, что основная тяжесть в предстоящей операции должна лечь на Волховский фронт. Ленинградский же фронт окажет Волховскому фронту содействие своей артиллерией и авиацией.
Операция готовилась в строжайшем секрете. Благодаря этому выход ударных сил в исходные районы остался для гитлеровцев незамеченным.
Однако фашисты тоже оказались не лыком шиты. Готовясь к окончательному овладению Ленинградом, они скрытно перебросили для подкрепления своей группы армий «Север» значительную часть войск из Крыма (11-я армия под командованием генерал-фельдмаршала Манштейна) и дополнительно сосредоточили на подступах к блокированному городу крупные силы артиллерии и авиации.
Операция началась 27 августа. После артиллерийской подготовки, продолжавшейся 2 часа 10 минут, войска 8-й армии атаковали противника. И сразу его оборона дрогнула, а к исходу дня во многих местах была нарушена. Две стрелковые дивизии — 24-я гвардейская [91](командир — полковник П.К. Кошевой) и 265-я (командир — полковник Б.Н. Ушинский) — преодолели реку Черную и вклинились в гитлеровские позиции на глубину 1,5—2,5 километра на участке Гонтовая Липка — Тортолово, овладев мощным тортоловским опорным пунктом. На второй день еще успешнее действовала 19-я гвардейская стрелковая дивизия под командованием полковника Д.М. Баринова. Она с упорными боями продвинулась на 5,5 километра и вышла на подступы к Синявино. 265-я дивизия захватила поселок 1-й Эстонский.
Противник начал переброску с соседних участков на угрожаемое направление не только пехотных и танковых подразделений и частей, но и артиллерии. Это сразу же почувствовали войска 8-й армии: немцы стали наносить сильные контрудары. Мерецков ввел в бой из второго эшелона 4-й гвардейский стрелковый корпус.
На третий день наступления в сражение вступили подошедшие части 11-й армии Манштейна. На стороне фашистов оказалось превосходство в силах.
Тогда Мерецков приказал ввести в бой свой третий эшелон. Но эта мера, как и ранее введенный в сражение 4-й гвардейский стрелковый корпус, не оказала существенного влияния на обстановку. Части 2-й ударной армии не помогли изменить ход событий, они лишь ликвидировали несколько огневых точек врага и местами улучшили занимаемое войсками положение. Мерецков отметит в своих воспоминаниях, что 2-я ударная не оправдывала тогда свое громкое название. К моменту ввода в сражение в нее входила одна стрелковая дивизия восьмитысячного состава и одна стрелковая бригада, поэтому никакого наращивания сил не произошло.
К 5 сентября против ослабленных семи дивизий Волховского фронта сражались девять вражеских, причем в большинстве своем свежих, хорошо укомплектованных и оснащенных. Теперь не только в живой силе, но и в артиллерии гитлеровцы имели превосходство.
Чтобы поддержать Волховский фронт, развернула наступательные действия Невская оперативная группа Ленинградского фронта. Однако действия ее оказались неэффективными. Попав под удар артиллерии и авиации, ленинградцы вскоре лишились почти всех переправочных средств. Форсирование Невы затормозилось, малочисленные подразделения, которым удавалось пересечь реку, сбрасывались противником в воду. Чтобы избежать напрасных потерь, Ставка Верховного главнокомандования в директиве от 12 сентября Военному совету Ленинградского фронта отдала приказ операцию по форсированию Невы прекратить.
Фашисты еще более активизировались. 10 сентября они нанесли мощный удар по флангу 2-й ударной армии, за ним последовали еще несколько других. Для Мерецкова и его штаба стало очевидным, что немцы намереваются ударами по северному и южному флангам вклинившейся группировки Волховского фронта взять ее в кольцо и разгромить. Пришлось перейти к обороне.
27 сентября начался отвод частей на восточный берег реки Черной, то есть на рубеж, который войска группировки фронта занимали до начала операции. Отражая непрерывные атаки превосходящих сил врага, стойко выдерживая массированный огонь артиллерии и удары авиации, дивизии остановились на прежнем рубеже.