В районе Кандалакши с начала войны находилась 1-я танковая дивизия 1-го механизированного корпуса. Она прибыла на фронт уже после начала немецкого наступления. Кроме этого, с Карельского перешейка были сняты 21-я и 24-я танковые дивизии 10-го механизированного корпуса и переброшены под Лугу. Придание стрелковым дивизиям танков КВ не стало пустым обещанием — ряд сражавшихся на дальних подступах к Ленинграду дивизий действительно получил по нескольку тяжелых танков.
Помимо танков войска северо-западного направления могли противопоставить наступлению группы армий «Север» когорту ополченческих соединений. В отличие от московского ополчения, которое в массе своей вступило в бой уже будучи переформированным в линейные стрелковые соединения, ленинградское ополчение оказалось втянуто в жестокие бои уже в первые дни после прибытия на фронт. Решение о формировании первых трех дивизий народного ополчения было принято 4 июля 1941 г. 1-я дивизия народного ополчения комплектовалась в основном из рабочих и служащих Кировского района. На крупнейшем предприятии этого района — Ленинградском Кировском заводе — уже в первые дни войны было подано свыше 15 000 заявлений с просьбой о зачислении в районную дивизию народного ополчения. Однако изъятие с завода большого числа рабочих, занятых на производстве оборонной продукции, было сочтено нецелесообразным. Поэтому из рабочих и служащих Кировского завода формировались только первый стрелковый и артиллерийский полки дивизии. Второй стрелковый полк сформировал завод им. А. А. Жданова, третий состоял главным образом из работников предприятий Дзержинского района. 5 июля 1941 г. части дивизии были переведены на казарменное положение и приступили к боевой подготовке. 10 июля формирование 1-й дивизии народного ополчения было формально закончено. Командиром дивизии был назначен генерал Ф. П. Родин. 2-я дивизия народного ополчения комплектовалась в Московском районе. 1-й стрелковый полк дивизии состоял в основном из рабочих завода «Электросила»; 2-й — фабрик «Скороход», «Пролетарская победа» № 1 и 2; 3-й — из добровольцев Ленинского, Куйбышевского и Московского районов. В артиллерийский полк влились работники Ленмясокомбината, а также студенты института и техникума авиаприборостроения. 12 июля 1941 г. формирование 2-й ДНО было закончено. Командиром дивизии был назначен Герой Советского Союза полковник Н. С. Угрюмов. 3-я дивизия народного ополчения формировалась в основном из рабочих и служащих Фрунзенского и частично Выборгского районов Ленинграда.
Ленинградские ополченцы проходят психологическую подготовку к грядущим боям — обучение штыковому бою.
Первые две дивизии народного ополчения были сразу же выдвинуты на самое опасное направление — Лужский рубеж. Однако в отличие от московских ополченческих дивизий, получивших после формирования возможность завершить подготовку на Ржевско-Вяземском рубеже, ленинградские ополченцы уже в первые дни пребывания на фронте прошли крещение огнем. Прибыв 11 июля на станцию Батецкая, 1-я ДНО уже через несколько дней вступила в бой с боевой группой Рауса 6-й танковой дивизии, захватившей плацдарм на Луге. 3-я ДНО вначале выдвинулась в район Кингисеппа, а затем была переброшена на финскую границу. Ее место на восточной границе Эстонии заняла 4-я легкострелковая дивизия народного ополчения полковника П. И. Радыгина, формирование которой завершилось к 22 июля 1941 г.
Однако ополченцы и танковые соединения были экзотикой в составе войск на Лужском рубеже. Основными действующими лицами стали стрелковые дивизии с различных участков фронта. В первую очередь на Лугу были переброшены дивизии, находившиеся в непосредственном подчинении Северного фронта. Это были 237-я стрелковая дивизия из 7-й армии, 70-я, 177-я и 191-я стрелковые дивизии из резерва фронта. Также оборону на Луге заняли отброшенные на это направление соединения 11-й армии — 90-я, 111-я, 118-я, 128-я и 235-я стрелковые дивизии. Постепенно накачивавшаяся войсками Лужская оперативная группа 23 июля была разделена на кингисеппский, лужский и восточный сектора, а с 29 июля — участки обороны с непосредственным их подчинением штабу Северного фронта. В состав Кингисеппского участка обороны генерал-майора В. В. Семашко входили 90-я, 118-я и 191-я стрелковые дивизии, 2-я и 4-я ДНО, Ленинградское пехотное училище им. С. М. Кирова, 1-я танковая дивизия и части береговой обороны Балтийского флота. Лужский участок обороны генерал-майора А. Н. Астанина включал в себя 111-ю, 177-ю и 235-ю стрелковые дивизии и 24-ю танковую дивизию. В восточный участок обороны генерал-майора Ф. Н. Старикова вошли 70-я, 237-я, 128-я стрелковые дивизии и 21-я танковая дивизия, 1-я ДНО и 1-я горно-стрелковая бригада. 31 июля восточный участок был преобразован в Новгородскую армейскую оперативную группу, которая в начале августа подчинялась Северо-Западному фронту. Директивой Генерального штаба КА от 4 августа Новгородская армейская оперативная группа была преобразована в 48-ю армию, которую возглавил генерал-лейтенант С. Д. Акимов.