Вблизи «Октябрьской Революции упало 43 бомб, две бомбы попали в корабль: одна в крышу 3-й башни, выведено из строя левое орудие, вторая — в левый шкафут пробила палубу над 10-м казематом. Погибли 3 и ранены 17 человек. Зенитчики сбили два Ju-88.
На следующий день линкор ввели в Военную гавань и поставили правым бортом к стенке у Лесных ворот. 27 сентября в 17.30 начался налет авиации (25 Ju-88), одновременно корабль был обстрелян немецкими батареями. Около корабля упали 50 бомб. 500-кг бомба, пройдя сквозь мостики фок-мачты, разорвалась на палубе перед барбетом 2-й башни. На палубе образовался пролом, башню заклинило, она вышла из строя. Одновременно в корабль попали семь снарядов полевой артиллерии, которые вызвали лишь поверхностные разрушения. В результате погиб один человек и ранены 6, надстройки и боевые посты получили множество осколочных повреждений.
Корабль был выведен на середину гавани, чтобы можно было использовать 120-мм орудия. 1 и 2 октября линкор стрелял по скоплениям противника в районе Петергофа из орудий ГК и ПМК. 4 октября в 13.10 по кораблю открыла огонь артиллерия противника, одновременно налетели «Юнкерсы». Сброшенные 9 бомб упали в 50-100 м от борта.
5 и 6 октября линкор обстреливал район Сашино и Новый Петергоф, 7 и 11 — район поселков Кузнецы и Порожки. 15 октября он уничтожил 280-мм батарею противника.
Находиться в Кронштадте стало опасным. 22 октября «Октябрьская революция» выполнив последнюю стрельбу по району Знаменки, вечером вышла из Кронштадта и, в сопровождении двух буксиров, своим ходом по Морскому каналу направилась в Ленинград. Утром 23 октября она встала стенки Балтийского завода.
За октябрь линкором было выполнено 25 стрельб, расход боезапаса: 257 305- мм и 133 120-мм снарядов. При этом корабль отразил около 20 воздушных атак, в которых участвовали до 550 самолетов, сбросивших на линкор около 450 бомб, сбив при этом 10 самолетов.
Корабль был закамуфлирован и начат его ремонт. В декабре был закончен ремонт 1-й, 3-й и 4-й башен ГК. Часть котлов была переведена на дровяное отопление. Палуба корабля была покрыта 100-мм броневыми плитами, зенитные боевые посты закрыты кипами хлопка.
Зимой 1941–1942 гг. немецкая артиллерия обстреливала город, заводы и корабли на Неве. В результате прямого попадания 210-мм снаряда в левом борту образовалась пробоина ниже ватерлинии. Она была заделана при помощи кессона.
В первую военную зиму в корабль попали восемь снарядов калибром 203 — 254-мм, разрушив ряд помещений. При этом погибло 40 человек и 149 было ранено.
23 марта 1942 г. в корабль попали два 152-мм снаряда не причинившие повреждений. Весной 1942 г. противник решил уничтожить корабли КБФ до начала навигации. В апреле он осуществил операцию «Айштосс» («Ледовый удар»).
4 апреля 33 самолета (группами по 3–5) бомбили линкор, одновременно его обстреливала немецкая артиллерия. За 36 минут вблизи корабля упали 7 бомб. Ночью с 4 на 5 апреля немецкая авиация повторила налет, подсвечивая цели осветительными бомбами. Линкор огня не открывал, чтобы не демаскировать себя.
Недалеко от борта упали 9 бомб.
Утром 24 апреля линкор подвергся сильному артобстрелу, а затем налету 16 самолетов, которые сбросили 25 бомб.
Один самолет был сбит. 27 апреля немцы предприняли еще один массированный налет на корабли, одновременно с артиллерийским обстрелом. К «Октябрьской Революции» прорвались 13 самолетов сбросивших 20 бомб. За 11 минут зенитчики линкора сбили два самолета и один повредили.
Летом 1942 г. был закончен ремонт 2-й башни, котлов и механизмов, число зенитных стволов (12,7 — 76,2-мм) доведен до 52. В 1942 г. корабль выполнил две стрельбы 120-мм калибром.
24 июня 1942 г. командиром корабля был назначен капитан 2 ранга (затем капитан 1 ранга) Н.А. Петрищев.
В январе 1943 г. линкор участвовал в операции «Искра» — прорыве блокады Ленинграда. С 12 по 16 января «Октябрьская Революция» выполнила 6 стрельб ГК по укреплениям Пулковских высот, Вороньей горы, Красного села, Кайрово, израсходовав 50 305-мм снарядов. 120-мм орудия выполнили 10 стрельб по району Пишмаш. Всего артиллерия линкора уничтожила командный пункт, 5 дотов, дзотов, 6 орудий, 3 склада боезапаса, 3 танка, 15 автомашин и до 500 человек.
Блокада была прорвана, но угроза артобстрелов осталась, налеты авиации продолжались.
16 апреля во время артобстрела корабля от осколков вражеского снаряда загорелся 76,2-мм боезапас у зенитного орудия на левом срезе. Старшина И.И. Томбасов начал выбрасывать горящие снаряды за борт, последний взорвался в руках моряка. Ценой жизни героя взрыв был предотвращен. И.И. Томбасов был навеки зачислен в списки экипажа корабля. Его имя носило орудие, у которого герой погиб.
В январе 1944 г. линкор участвовал в полном снятии блокады Ленинграда. «Октябрьская Революция» была включена во 2-ю артиллерийскую группу кораблей. 12 января она произвела пристрелку целей. 15 января в 9.20 линкор открыл огонь по укрепления противника перед фронтом 42 армии. Корабль вел огонь 16, 17, 18 и 19 января. Всего за время операции он выполнил 8 стрельб, израсходовав 182 305-мм снаряда.
«Октябрьская Революция» в составе 4-й артиллерийской группы участвовала в разгроме финских войск на Карельском перешейке. Линкор перешел в Ленинградский торговый порт. 9 июня он в течение 12 часов вел огонь по узлу обороны противника, выпустив 79 снарядов ГК на дистанции 164 кбт. Прямыми попаданиями были разрушены два дота. 16 июня противник отошел за пределы досягаемости орудий линкора.
Всего за годы войны линкор провел 126 стрельб ГК, израсходовав 1140 305-мм снарядов. Зенитчики отразили 24 налета авиации противника, в которых участвовали 597 самолетов, сбив 13 и повредив три из них. При этом в линкор повали шесть бомб (из 465 сброшенных), а также 19 артиллерийских снарядов.