В то же время отряд из четырех кораблей и фрегата был направлен к Кольбергу для изучения берега и укреплений. Кольберг в 1761 году представлял собой совсем не то, чем он был в прошлом году. Правильно оценивая значение Кольберга, Фридрих усилил его оборону. Весь город был обращен в крепость, вход в гавань и устье реки Персанты были сильно укреплены. Гарнизон крепости насчитывал 4 тыс. человек при 120 орудиях. Вблизи города находился укрепленный лагерь, где размещались 12 тыс солдат.
Действия флота во время осады Кольберга в августе — сентябре 1761 г.13 августа осадный корпус подошел к Кольбергу. В тот же день к крепости подошел флот. Утром 14 августа корабль «Варахаил» (капитан 2-го ранга И.М. Спиридов) был направлен для осмотра береговых укреплений неприятеля и определения числа орудий. Несмотря на жестокий огонь укреплений, И.М. Спиридов спокойно шел вдоль береговой линии, точно определяя расположение батарей, и по очереди метким огнем своих орудий приводил в молчание каждую из батарей, мимо которой проходил.
Вечером 14 августа к берегу для бомбардирования крепости подошли фрегаты «Россия» (капитан-лейтенант С. Раздеришин), «Св. Михаил» (капитан-лейтенант М. Киреевский) и бомбардирские корабли «Самсон», «Юпитер», «Дондер», они открыли сильный огонь по городу и расположенному близ него лагерю неприятельских войск Оказалось, что, сравнительно с прошлым годом, укрепления Кольберга значительно усилены и по берегу возведены пять новых батарей.
Для обстрела крепости к берегу периодически подходили корабли «Наталия», «Рафаил», «Астрахань». Пример храбрости показал командир корабля «Астрахань» Е.Н Ирецкий. Подойдя 15 августа на возможно близкое расстояние, он почти в упор расстреливал западные немецкие батареи. Несмотря на значительные повреждения, произведенные осыпавшими его неприятельскими снарядами, он только тогда удалился от берега, когда в нижней деке его корабля разорвало четыре бомбы и одну из них близ выхода из крюйт-камеры.
80-пушечный линейный корабль «Святой Андрей Первозванный»
16 августа к Кольбергу прибыла шведская эскадра из 6 линейных кораблей и 3 фрегатов, поступившая под команду вице-адмирала А.И. Полянского.
В помощь сухопутным войскам из состава экипажей кораблей был сформирован десантный отряд численностью 2 тыс. человек. Для этого с трехдечных кораблей было выделено по 150 человек, с 66-пушечных — по 100, с 50-пушечных — по 50, с фрегатов — по 25 человек. Десанту была придана артиллерия (19 пушек и 51 мортирка). Командование отрядом было поручено командиру корабля «Св. Андрей Первозванный» капитану 1-го ранга Г.А. Спиридову — впоследствии герою Чесмы.
Высадка была произведена 22 августа с помощью шведских баркасов. На протяжении всей осады Кольберга десант действовал как передовой отряд на наиболее ответственных направлениях. При участии этого отряда взята батарея по восточную сторону реки Персанте и заложена новая, против города.
Бомбардирские и другие суда, участвовавшие в бомбардировке, действовали весьма успешно. В продолжение осады одних бомб, 3- и 5-пудовых, выпущено было до полутора тысяч, из неприятельских же орудий выпущено до 50 бомб и около 3000 ядер. В результате бомбардировки были выведены из строя все прибрежные батареи противника и причинен большой ущерб городу.
В начале сентября ввиду наступления штормовой погоды и приближения осени в Ревель и Кронштадт начали уходить корабли, имевшие различные повреждения. 15 сентября десантный отряд вернулся на корабли. 28 сентября основные силы флота ушли на северо-восток. Последние корабли покинули кольбергский рейд 7 октября.
Хотя деятельное участие флота при осаде Кольберга в 1761 г. много способствовало ослаблению крепости, но слава взятия ее осталась не за флотом, а за сухопутной армией. Кольберг сдался П.А. Румянцеву только 6 декабря.