战争爆发后，多瑙河区舰队主要配属南方面军在多瑙河、布格河、第聂伯河和刻赤海峡沿岸作战。在多瑙河作战中区舰队损失装甲艇5艘（7月1日空袭损失114号，7月8日被敌炮火击沉112号，7月11日被敌炮火击沉113和134号，7月18日被击沉133号） 。期间夺占了敌军一些岛屿，并在一次战斗中击溃敌军优势的水面舰艇部队。区舰队同南方面军第9集团军步兵第14军以及边防第25和79总队一起捍卫了普鲁特河与多瑙河沿河的国界。战争第四天，区舰队遣送了几批登陆部队，占领了多瑙河罗马尼亚一侧沿岸达75公里。为此，罗马尼亚军队不得不分兵同区舰队作战，因而削弱了在主要方向的进攻兵力。

在区舰队舰艇和海岸炮兵的积极配合下，步兵第14军击退了敌军在普鲁特河（朱尔茹列斯塔附近）和多瑙河（卡尔塔尔和维尔科夫附近）左岸登陆的企图。7月1日夜晚，歼灭了一支在费拉庞吉亚修道院地域登陆的敌军。

由于南方面军全面后撤，区舰队舰艇7月19日返回多瑙河，并到达敖德萨。黑海舰队舰艇编队掩护了区舰队的海上航渡。之后，浅水重炮舰“珍珠”号和“罗斯托夫采夫”号渡过第聂伯河到达平斯克区舰队，其余的舰艇集中在尼古拉耶夫进行修理并支援附近陆军部队作战。8月18日，装甲艇404号在尼古拉耶夫被敌炮火击沉，之后3艘浅水重炮舰和16艘装甲艇离开该地突破封锁到达科尔松。 8月18日，浅水重炮舰“马丁诺夫”号和4艘装甲艇（编号101-104）到达尼科波尔、扎波罗热，支援第18集团军作战；9月18日，由于作战态势恶化，舰艇只能自沉。

马丁诺夫号

而就在9月3日，当德军即将占领科尔松并到达第聂伯河和口时，4艘装甲艇（编号301、304、401和402）试图突破封锁，但只有后2艘实现，另2艘被击沉。浅水重炮舰“卡霍夫卡”号也未能突破封锁，只得返回。浅水重炮舰“攻击”号和“热列兹尼亚科夫”号和2艘装甲艇此时在奥恰科夫，8月18日自沉装甲艇201号，9月21日在金布恩角装甲艇401号被空袭炸沉。最后，只有浅水重炮舰“热列兹尼亚科夫”号与8艘装甲艇和5艘扫雷艇于9月25日到达塞瓦斯托波尔，10月移驻到刻赤。11月，区舰队撤销，原有舰艇配属给亚速海区舰队和刻赤海军基地。

多瑙河区舰队1941年7月作战示意图

除了平斯克区舰队和多瑙河区舰队这两支主要区舰队外，其余在苏德战场的区舰队表现优异的就属于拉多加湖区舰队了，当然区舰队并没有装备浅水重炮舰，只有装甲艇等小艇作为主力。在拉多加湖区舰队支援下，1941年7月10－30日，苏军在奥格涅茨、彼得罗扎沃茨克、斯维尔河等方向与芬军进行激烈交战，最终将战线稳定在图洛克萨河－奥格涅茨西北25公里、绍托泽罗－谢姆湖西南15公里、波罗索泽罗－苏奥耶尔维东北70公里一线。

7月24和27日，为了阻止芬兰军队右翼向维德利察推进，区舰队出动包括2艘装甲艇在内的10余艘舰艇和空军1个大队（飞机16架，其中歼击机6架，轰炸机6架，水上巡逻机5架），掩护独立海军步兵第4旅的4个营在伦库卢萨里岛和马京萨里岛实施战术登陆。由于准备仓促且对敌情不明，登陆计划失败黯然收场。当然，这次登陆并不是一无所获，登陆部队吸引了部分敌军兵力，减轻了苏军正处于防御最危急时刻的南方集群所受的压力。

1941年7月24日伦库卢萨里岛登陆作战油画