За 5 дней по «Кирову» было выпущено более 500 снарядов, самолеты люфтваффе сбросили на него 326 бомб. Благодаря умелому маневрированию и точному огню зенитчиков крейсер не получил прямых попаданий. В период обороны Таллина от разрывов авиабомб и снарядов и вблизи борта корабль получил ряд небольших повреждений. Корпус выдержал испытания, несмотря на близкие разрывы крупных бомб — разошедшихся швов и трещин в корпусе не было. Сам же «Киров» выполнил 36 стрельб, обрушив на противника 235 180-мм снарядов, в среднем по 8 снарядов за стрельбу. Артиллеристы вынуждены были экономить боезапас главного калибра, поскольку на артиллерийских складах главной базы 180-мм снарядов не было.
С получением приказа Ставки об эвакуации Таллина кораблям была поставлена задача — обеспечить ее артиллерийское прикрытие. Наши сухопутные части вечером 27 августа начали посадку на транспорты. Орудия кораблей в это время вели отсечной заградительный огонь — настолько мощный и точный, что неприятель даже не пытался проникнуть в район гаваней вслед за отходящими частями прикрытия. Прикрывая отход войск «Киров» выпустил 45 снарядов главного калибра. Отражая атаки авиации противника, зенитчики крейсера израсходовали 224 100-мм и 590 45-мм снарядов.
Корабли флота, обеспечивавшие переход конвоев были сведены в три отряда. «Киров» был включен в состав отряда главных сил. На корабле находились Военный совет КБФ и Краснознаменное знамя Балтийского флота, а также правительство Эстонии. На крейсер были погружены ценности Госбанка Эстонии.
К 23.00 27 августа корабли вышли на рейд к островам Нейссар и Аэгна, продолжая вести артиллерийский огонь по наступающим войскам противника. Первоначально планировалось начать вывод кораблей и транспортов в море в ночь с 27 на 28 августа, чтобы самый опасный участок перехода у м. Юминда форсировать в светлое время суток. Но разыгравшийся семибалльный шторм сорвал этот план, и движение конвоев началось только после полудня 28 августа.
Около 16.00 корабли отряда главных сил снялись с якорей и начали движение на восток. «Киров» шел под флагом командующего флотом В.Ф. Трибуца. На участке от о-ва Аэгна до м. Юминда корабли и суда неоднократно подвергались атакам авиации противника и артиллерийскому обстрелу батарей с м. Юминда. Зенитная артиллерия отражала атаки авиации, а главный калибр крейсера вел огонь по батарее противника. 100-мм батарея отразила атаку ТКА противника. Но главной была минная опасность. Именно «рогатая смерть» явилась причиной гибели 15 боевых кораблей и 30 транспортов.
К востоку от о-ва Кери корабли и суда вошли в район плотных минных заграждений противника (с 11 июля по 28 августа к северо-западу, северу и северо- востоку от м. Юминда немцами было выставлено более 2500 мин и минных защитников). Только за полчаса наблюдатели «Кирова» обнаружили впереди корабля 5 мин. Своими параванами-охранителями крейсер захватил две мины. Чтобы избежать неминуемого взрыва тросы параванов были срезаны автогеном. В 22.45, когда основная часть кораблей и судов прошла плотное минное заграждение, командующий флотом отдал приказание всем кораблям и судам встать на якорь к северу от острова Вайндло.
29 августа в 5.40 отряд главных сил снялся с якоря и продолжил движение. На переходе от острова Вайндло до Кронштадта минная обстановка была несложной и не вызвала гибели кораблей и судов. Основной опасностью на этом участке стала вражеская авиация. На переходе от о-ва Родшер до о-ва Гогланд авиация противника группами по 5-10 самолетов непрерывно бомбила корабли и суда. Авиационное прикрытие перехода не было организовано. Первая пара истребителей появилась над кораблями лишь в 8.45 мин. В дальнейшем в воздух была поднята вся свободная истребительная авиация. Во время Таллинского перехода крейсер отразил атаки 32 самолетов, ни одна из более 80 бомб, сброшенных на корабль, не достигла цели.
В 16.30 29 августа «Киров» бросил якорь на Кронштадтском рейде. 30 августа буксиры ввели крейсер в Лесную гавань и поставили у стенки. Корабль был включен в систему артиллерийской обороны Ленинграда. В тот же день приказом Наркома ВМФ ОЛС КБФ был расформирован, а его корабли переданы в состав эскадры, командующим которой был назначен вице-адмирал В.П. Дрозд. До конца войны «Киров» был флагманским кораблем эскадры КБФ. В ночь с 3 на 4 сентября крейсер вел огонь по войскам противника на Карельском перешейке, выпустив 85 снарядов главного калибра. С 4 по 6 сентября крейсер выполнил более 30 стрельб, своим огнем помогая частям 23-й армии остановить противника на приморском участке, на рубеже реки Сестра.
«Киров» принимал участие в отражении сентябрьского штурма противника. 7 сентября крейсер вел огонь по южному берегу залива в районе Ораниенбаума, а 8-го совместно с линкором «Октябрьская революция», обстреливал войска противника в районе Дятлицы, Кипень.
Корабельная артиллерия наносила серьезный урон наступающим немецким частям. И тогда немцы бросили на корабли и Кронштадт авиацию. Десятки бомбардировщиков волна за волной совершали налеты на гавани и рейды. Если в Таллине корабль мог маневрировать на рейде, уклоняясь от атак авиации, то в Кронштадте он стоял в гавани с холодными машинами. Зенитное вооружение крейсера было усилено: с него сняли три 45-мм орудия и установили пять 37-мм автоматов. 19 сентября, впервые после Таллинского перехода, зенитная артиллерия крейсера открыла огонь по самолетам противника. 21 сентября авиацией противника было совершено три массированных налета на Кронштадт, бомбы упали вблизи корабля, зенитчиками был сбит Ju-87. 22 сентября противнику удалось прорваться к берегу залива в районе Урицка, и к авиации присоединилась и артиллерия. 22 и 23 сентября продолжались налеты на Кронштадт, основной целью фашистской авиации были корабли.
23 сентября 100-мм орудия крейсера выпустили 693 дистанционные гранаты — свыше 115 на орудие, 45- мм пушки 827 и 37-мм автоматы 370 снарядов. В результате был сбит один Ju-87. В этот день в 14.30 во время авианалета корабль получил два прямых попадания. Одна бомба попала в палубу полубака правого борта на 110 шп. и взорвалась при прохождении через каюты начсостава. Вторая, пробив верхнюю палубу в районе 100 шп. упала на нижнюю броневую палубу и не взорвалась. Погибли 3 моряка, 12 — ранены. Возник пожар, но его удалось быстро ликвидировать. После отбоя тревоги в одной из кают была обнаружена неразорвавшаяся авиабомба. Матросы открыли иллюминатор и выбросили бомбу за борт.
В результате попадания бомб и снарядов, а также от близких разрывов с 21 по 24 сентября 1941 г. корабль получил множество повреждений, которые не снизили его боеспособность. За время нахождения «Кирова» в Кронштадте его орудия главного калибра выпустили около 500 снарядов, зенитчики сбили три и повредили 12 самолетов противника.
В связи с регулярными обстрелами рейдов и гаваней Кронштадта военный совет КБФ принял решение перебазировать крупные корабли в Ленинград. В ночь с 23 на 24 сентября «Киров» перешел в Ленинград и встал к стенке завода № 194. Заводские цеха ограничивали сектора обстрела главного калибра, поэтому крейсер перевели к правому берегу Невы у 19-й линии Васильевского острова.
Крейсер «Киров» на Неве, зима 1941/42 г.
В ноябре 1941 г. в командование кораблем вступил капитан 1 ранга С.Д. Солоухин.
В связи с замерзанием Финского залива, крейсер в числе других кораблей был привлечен к обороне Ленинграда с морского направления. Из личного состава был сформирован стрелковый батальон. 18 декабря крейсеру была установлена оперативная готовность на зимний период — 6 суток, корабль должен был иметь в готовности одну башню главного калибра. 28 декабря все корабли, стоявшие на Неве и ее притоках, были сведены в группы, крейсер вошел в группу № 1а. В декабре 1941 г., когда большинство кораблей КБФ были переведены на угольное и дровяное отопление, «Киров» одним из немногих был оставлен на нефтяном отоплении. Для сохранения тепла в помещениях палуба была покрыта толстым слоем шлака, над люками и у дверей надстроек построены тамбуры.
В суровую блокадную зиму 1941/42 года экипаж совместно с рабочими завода № 189 (Балтийский завод) ремонтировал корабль, устраняя повреждения.
28 марта 1942 года немецко-фашистское командование отдало приказ о начале операции «Айсштосс» («Ледовый удар»). Оно рассчитывало уничтожить вмерзшие в лед Невы корабли комбинированным ударом осадной артиллерии и бомбардировочной авиации. Для участия в операции были выделены осадная артиллерия 18-й армии и 1-й авиакорпус.
4 апреля при массированном налете на Ленинград на крейсер было сброшено 10 бомб, из которых 9 разорвались вблизи борта, а одна попала в корабль в районе 273 шп., пробила две палубы, борт и разорвалась уже в воде.
Повреждения, полученные крейсером в результате попадания бомбы 24 апреля 1942 г.
Вышли из строя дальномеры КДП, повреждены две установки 45- и 100- мм, наружная обшивка и палубы получили значительные вмятины. При отражении налета расход зенитного боеприпаса крейсеров составил: 207 100-мм, 390 45-мм, 650 37- мм снарядов и 1500 12,7 мм патронов. В ночь на 5 апреля противником была предпринята вторая попытка нанести удар по кораблям. Но к городу смогли прорваться лишь 8 самолетов. Повреждения, полученные во время налета, устранялись личным составом с помощью завода № 189.
«Киров» ведет огонь по противнику с позиции на Неве, зима 1941/42 г.
24 апреля 1942 г. фашистская авиация нанесла третий массированный удар по кораблям, во время которого «Киров» получил прямые попадания трех авиабомб и одного 6-ти дюймового снаряда. В 14.00 три бомбы попали в район кормовой трубы. Возник пожар в отделении вспомогательных котлов и других помещениях в надстройке, начал рваться боезапас. Горевший боезапас выбрасывался за борт, причем были случаи, когда снаряды рвались в руках личного состава. В 14.46 пожар был полностью ликвидирован. Были разрушены кормовые: ходовая рубка, ходовой и сигнальный мостики. Разрушены вся средняя надстройка от 140 до 180 шп. на верхней палубе и помещения под ней на нижней (броневой) палубе. Разрушена кормовая труба с дымоходами до бронепалубы, «ноги» грот-мачты, кормовая часть катапульты, кормовая стрела, шлюпбалки, камбуз. Разбиты фундаменты шести 100 мм орудий и двух автоматов средней группы.