Еще до начала войны на рейде была выставлена линия боновых заграждений. 1 — 2 августа сетевые заградители «Вятка» и «Онега» выставили на Таллинском рейде противолодочные сети протяженностью 2,6 мили. 11 и 14 августа для прикрытия подходов к Таллинскому рейду гидрографическое судно «Азимут» выставило к северо-востоку от острова Кери противолодочные сети протяженностью 3 мили.
19 августа шесть торпедных катеров противника пытались проникнуть на рейд главной базы, но были обнаружены дозорным катером МО у острова Кери и отогнаны артиллерийским огнем. После этого 19 — 20 августа сетевой заградитель «Онега» выставил к юго-западу от острова Наиссар противолодочные сети протяженностью 2,8 мили.
Уже в начале июля Военный совет КБФ стал проявлять беспокойство за свой тыл, особенно в южном направлении. Командующий флотом доложил наркому, что телеграфная и телефонная связь с сухопутными частями нарушена. Авиаразведка доносила, что танки противника двумя колоннами движутся одна на Псков, другая на Валк, то есть Таллин. Однако главком Северо-Западного направления маршал К.Е. Ворошилов и его штаб также не знали обстановку.
После войны нарком ВМФ Н.Г. Кузнецов в своих мемуарах писал: «Нам в Наркомате ВМФ следовало именно в эти первые дни июля самим верно оценить обстановку, сделать реальный прогноз в отношении Таллина и решительно настаивать в Ставке: “Если хотим подольше удержать Таллин, необходимо отвести туда всю 8-ю армию и спешно создать несколько линий обороны”. Но, надо признаться, в первой половине июля мы больше следили за событиями на суше около наших баз, чем руководили ими». (Н.Г. Кузнецов. На флотах боевая тревога. С. 41 — 42).
В связи с отступлением советских войск из Прибалтики ВС КБФ в начале июля принял ряд мер на случай вынужденной эвакуации главной базы. 3 июля был подписан приказ комфлота о подготовке флота к переходу в Кронштадт. В соответствии с ним командующий флотом с походным штабом (9 офицеров) должен был идти на эсминце «Яков Свердлов» (этим кораблем В.Ф. Трибуц командовал с 1935 по 1937 г.), а начальник штаба и второй эшелон штаба — на крейсере «Киров» (ЗФКП). Предполагалось ФКП флота перенести в Лужскую губу. Однако Главное командование Северо-Западного направления считало, что командованию флотом целесообразно остаться в Таллине. Нарком ВМФ Н.Г. Кузнецов доложил об обстановке И.В. Сталину, на что тот заметил: «Таллин нужно оборонять всеми силами». С этого момента флот стал принимать меры для организации обороны Таллина. Ведь Таллин не только база флота, но и столица Эстонской ССР. К этому времени уже были оставлены четыре столицы союзных республик — Рига, Вильнюс, Кишинев, началось сражение за Киев.
14 июля помощник главкома Северного и Северо-Западного фронта, заместитель наркома ВМФ адмирал И.С. Исаков направил ВС КБФ задачи флота из сложившейся обстановки. В нем, в частности, говорилось — ОЛСу оставаться в Таллине до того момента, когда обстановка на фронте вынудит разрушить базу и начать отход по суше, поддержать огнем кораблей борьбу за Таллин. Отряд поддержки (не менее 4 ЭМ с ТЩ и МО) — не уходить до начала движения береговых частей с полуострова Вимси. То есть предполагалось, что фронт будет организованно отходить на восток, а флот оказывать ему поддержку. Тогда еще не предполагалось, что Таллин будет блокирован с суши.
Командование Северо-Западным фронтом, на которое была возложена ответственность за оборону прибалтийских республик, в силу сложившейся обстановки на фронте не смогло принять необходимых мер для обороны ГВМБ КБФ Таллина. Пришлось эту задачу выполнять флоту. 15 июля Военный совет КБФ поручил инженерному отделу флота строительство оборонительных сооружений. 5 августа был создан штаб обороны ГБ.
На подходах к Таллину были сооружены три линии обороны. Главный рубеле протяженностью 50 км проходил в 9 — 12 км от города. По окраине города проходила городская линия обороны, а в самом городе строились баррикады и оборудовались узлы сопротивления. Для систематического огневого содействия сухопутным войскам на приморском фланге был выделен отряд огневой поддержки в составе канонерских лодок «Москва» и «Амгунь».
Немецкими войсками 5 августа была занята станция Тапа, перерезаны железная дорога и шоссе, развернулись бои на дальних подступах к городу. К 8 августа войска противника вышли на побережье залива в районе Локса — Кунда. 8-я армия оказалась разделенной на две изолированные части: 10-й стрелковый корпус остался в районе Таллина, 11-й — отходил к Нарве. В тот же день, 8 августа, авиацией противника в бухте Хара-Лахт у местечка Локса был потоплен эсминец «Карл Маркс».
Все попытки 8-й армии восстановить положение встречными ударами 10-го и 11-го корпусов успехом не увенчались.
9 августа части 10 СК перешли в наступление и продвинулись на восток на 12 — 22 км В этом продвижении частям корпуса содействовали канонерские лодки «Москва», «Амгунь», бронепоезд, ВВС КБФ. Но в связи с откатом восточной группировки 8-й армии далее на восток наступление было отменено и командованию 10 СК было приказано «действовать по обстановке». Части корпуса начали отходить на запад к Таллину. Таким образом, 10 СК оказался у Таллина не потому, что имел задачу оборонять главную базу флота, а потому, что не сумел отступить на восток вместе с 8-й армией. Если бы корпус прорвался на восток, судьба Таллина была бы решена в считаные дни.
Таллин оказался блокирован с суши, связь с Кронштадтом и Ленинградом была возможна только морем
Наступавшие на город 4 немецкие дивизии более чем в два раза превосходили по численности силы, его оборонявшие (10-й стрелковый корпус, отряды морской пехоты, рабочие полки).
Численность войск 10 СК на 20 августа составляла 18,5 тыс. человек. В распоряжении 10 СК оставались только два артполка, противотанковый дивизион, зенитный дивизион и полковая артиллерия (64 орудий среднего и малого калибров). Этого было очень и очень мало, учитывая серьезные потери в материальной части, понесенные в предыдущих боях. А входивший в его состав 47-й корпусной артиллерийский полк отошел вместе с 11-м стрелковым корпусом в направлении Нарвы. В корпусе почти не было танков.
Положение защитников Таллина осложнялось тем, что у них не было резерва сил, а надеяться на подход подкреплений было нельзя. Транспорты, уходившие из Таллина, вывозили раненых и гражданское население, обратно они доставляли провиант, вооружение и боеприпасы, пополнение личным составом или новые воинские подразделения в Таллин не направлялись — начались бои на дальних подступах к Ленинграду.
В обороне Таллина с суши участвовало около 16 тыс. моряков, действовавших в составе 1-й отдельной бригады морпехоты, отдельных строительных батальонов и других частей. С боевых кораблей на сухопутный фронт были направлены отряды моряков. Все ручное оружие для них и пулеметы были выделены из запасов кораблей и частей флота. Но, несмотря на отвагу и лихость, корабельные специалисты не могли заменить обстрелянных пехотинцев.
В связи со сложной минной обстановкой на фарватере Таллин — Кронштадт начальник штаба флота представил 12 августа Военному совету КБФ доклад о необходимости немедленного перебазирования Отряда легких сил (крейсер «Киров», два лидера и новые эскадренные миноносцы) из Таллина в Лужскую губу или Кронштадт.
13 августа Военный совет флота обратился в Ставку с предложением перебросить с Ханко 20 тысяч бойцов для обороны Таллина. Но 14 августа была получена директива наркома ВМФ, требующая оставаться в Таллине и обороняться имеющимися силами.
Более того, 14 августа приказом главнокомандования Северо-Западного направления ответственность за оборону Таллина была полностью возложена на Военный совет КБФ. Ему был подчинен 10 СК, командир корпуса генерал-майор И.Ф. Николаев был назначен заместителем командующего флотом по обороне ГБ с суши.
19 августа противник начал артиллерийскую обработку юго-восточного и восточного участков обороны, подтягивать пехоту и танки и 20-го перешел в наступление по всему фронту. Главный удар был нанесен с востока в прибрежной полосе. В течение трех дней советские войска при поддержке авиации корабельной и береговой артиллерии отражали ожесточенные атаки противника.
В период подготовки обороны Таллина на внутреннем рейде были оборудованы якорные огневые позиции, предусмотрены районы огневого маневрирования кораблей на внешнем рейде, определены секторы обстрела кораблей. Были развернуты наблюдательно-корректировочные посты для кораблей и береговых батарей. В войска направлены флотские офицеры-артиллеристы, которые корректировали огонь корабельной артиллерии и батарей береговой обороны.
10-й стрелковый корпус имел только 36 орудий среднего (85 — 152-мм) и 28 малого (37 — 76-мм) калибра. В связи с этим для огневого содействия сухопутным войскам было привлечено 96 орудий флота — 37 береговых и 59 корабельных.
