Laivasto oli yksi ainoista Neuvostoliiton armeijan osastoista, joka oli täysin valmiina, kun Saksa hyökkäsi Neuvostoliittoon. Se oli asetettu valmiuteen nro 2 19. kesäkuuta, ja keskiyöllä 21. kesäkuuta laivaston ylipäällikkö amiraali Kuznetsov siirsi sen valmiuteen nro 1. Baltian laivaston sotilaspäällikkönä Panteleyev osallistui voimakkaasti laivaston sotaseuraan saamiseen. Elokuun lopulla, hyökkäyksen aikana, hän osallistui Neuvostoliiton evakuointiin Tallinnaan.
, joka komensi Neuvostoliiton sota-alusten suojaavaa erillisjoukkoa, ja 1. syyskuuta hän otti vastuullean kuljetuslaivueen, tykkiveneiden ja muiden alusten laivaston evakuoimiseksi osaksi 50. kiväärijoukkoa Koivistosta. Hän kuvaili Tallinnan tapahtumia päiväkirjassaan. Vihollinen on muuttanut taktiikkaa. Kaikki lentokentät ovat vihollisen hallussa. Lentokoneemme lensivät itään. Laivasto ja kaupunki pommitetaan. Kaunis pirita polttaa... Myös muut esikaupunkialueet palavat. Isoja paloja kaupungissa. Sataman sisäänkäynneille rakennetaan barrikadeja. Savua kaikkialla. Alusten ja rantapatterioiden tuli ei ole lakannut. Minna-sataman komentopaikkamme on jatkuvasti tulituksen kohteena.