С целью прекращения снабжения Ленинграда по Ладожскому озеру, командованием группы армий «Север» был разработан план, в соответствии с которым немецкие войска должны были развить с рубежа Волхова наступление в общем направлении на Тихвин, выйти на Свирь и соединиться там с финскими войсками. Наступление немецких войск на Тихвин стало неожиданным для советского командования, поэтому планирование оборонительной операции осуществлялось уже в ходе наступления немецких войск. С немецкой стороны в операции была задействованы 39-й моторизованный корпус и 1-й армейский корпус. Пехотные части Вермахта сконцентрировались в двух местах по левому берегу Волхова: напротив Грузино и в районе железнодорожного моста через Волхов Октябрьской железной дороги. Танковые части расположились позади пехотных в готовности форсировать реку после захвата плацдармов.
Оборону с советской стороны занимала 54-я армия Ленинградского фронта на 35-километровом участке от Липок до Вороново и болота Малуксинский мох. Болото и рубеж от него через Кириши до устья реки Пчевжа, длиной свыше 50 километров, обороняла 4-я отдельная армия. От устья Пчевжи до деревни Дубровка, на рубеже по берегу Волхова, протяжённостью в 80 километров, расположились две дивизии 52-й отдельной армии. Южнее, до Новгорода и включая непосредственные подступы к нему, оборонялись Новгородской армейской оперативной группой.
Карта-схема Тихвинской оборонительной операции.
16 октября 1941 года немецкие войска переправились в двух местах через Волхов и сумели создать и расширить плацдарм в Грузино, несмотря на ожесточённое сопротивление 267-й и 288-й стрелковой дивизии. 18 октября 1941 года, переправившись на правый берег Волхова, вступила в бой ударная группа немецких войск: 12-я танковая дивизия и 20-я моторизованная дивизия наступали на направлении главного удара на Будогощь, а 8-я танковая дивизия и 18-я моторизованная дивизия с приданной 126-й пехотной дивизией наступали в общем направлении на Малую Вишеру. В то же самое время 11-я пехотная дивизия и 21-я пехотная дивизия, развернулись фронтом на север, и начали наступление вдоль Волхова в направлении Киришей.
Эвакуация населения из зоны боевых действий.
Кавалерия снова закрывала «дыру» в обороне.
С 20 октября 1941 года части 52-й армии стали отходить в восточном и юго-восточном направлениях и таким образом между 52-й армией и 4-й армией образовался разрыв, в который, в направлении на Будогощь, и устремились немецкие войска. 23 октября немецкие войска взяли Будогощь, выйдя в тыл частям 4-й армии и принудив её к отводу войск. От Будогощи 12-я танковая дивизия начала наступление на Ситомлю, которая 31 октября была оставлена советскими войсками. 20-я моторизованная дивизия под ударами советских войск, была вынуждена развернуться фронтом на юго-восток и отражать удары, следующие со стороны станции Тальцы. В первые дни ноября к 12-й танковой дивизии начали присоединяться части 18-й моторизованной дивизии, а затем и 8-й танковой дивизии из-под Малой Вишеры. 4 ноября советские войска прекратили активные контрудары, а 5 ноября соединения Вермахта возобновили наступление и объединёнными усилиями в ночь на 9 ноября без единого выстрела взяли Тихвин.
Красноармейцы отправляются на фронт.
На южном фланге, немецкие войска, натолкнувшись на сопротивление, не могли лобовым ударом продвинуться на Малую Вишеру. В связи с чем, 8-я танковая дивизия отошла севернее Малой Вишеры, с тем, чтобы развить наступление на Тихвин севернее города. Однако, вечером 23 октября 126-й пехотной дивизией была оставлена Малая Вишера. Немецкие войска с боями сумели продвинуться немного восточнее Малой Вишеры, но были остановлены на рубеже реки Малой Вишерки.
На северном направлении начиная от Киришей немецкие войска, наступали практически без сопротивления Красной Армии. К началу ноября сплошного фронта обороны Волхова не было. Разрозненные, лишённые единого командования и не объединённые общей целью, обескровленные в боях советские части каждая на своем участке создавали очаги сопротивления и пытались незначительными силами остановить его продвижение. Лишь 25 ноября немецкие войска были остановлены в шести километрах от Волхова, подошедшими резервами Красной Армии.
Бои под Волховом.
К 20-м числам ноября немецкое наступление начало выдыхаться. По результатам операции потери немцев составили 13,5 тысяч человек. Красная Армия потеряла 40,5 тысяч человек. Тихвинская оборонительная операция стала одной из первых оборонительных операций советских войск, в ходе, которой немцы не смогли достичь своих оперативных целей. Несмотря на то, что им удалось захватить Тихвин, соединение с финскими войсками в районе реки Свирь, не было достигнуто, что не позволило осуществить полную блокаду Ленинграда. Кроме того, немцам не удалось перебросить с Северного фронта части для сдерживания советского наступления под Москвой. Неудача немцев под Тихвином имела и важное международное значение. После нее власти Финляндии впервые серьезно усомнились в возможностях своей союзницы Германии и заняли выжидательную позицию на Восточном фронте.