21 сентября части VII армейского корпуса финнов предприняли новое наступление из района Пряжи. Два полка 313-й дивизии не смогли сдержать значительно превосходящего их противника и оставили поселок Матросы и деревню Половина. Посланные Суда 24-й и 15-й полки войск НКВД после двухдневных боев вместе с частями дивизии отошли к поселку Вилга, в 16 км от Петрозаводска и заняли там оборону.
Командование 7-й армии, находившееся в городе Беломорске, в середине сентября потеряло связь с частями армии, оборонявшимися на Свири. 24 сентября Ставка вывела 7-ю армию из подчинения Карельского фронта, сделав ее Отдельной армией, подчиненной непосредственно Ставке. Командующим был назначен генерал армии К.А. Мерецков, а Ф.Д. Гореленко стал его заместителем.
Новый командующий упразднил Петрозаводскую оперативную группу, подчинив все ее части и соединения непосредственно штабу 7-й армии, который пока находился в Петрозаводске. На Гореленко возлагалось руководство обороной Петрозаводска. Генерал-майор Я.А. Аввакумов стал командиром 1-й стрелковой бригады, вновь сформированной из отдельных рот и батальонов, прикрывавших отдельные проселочные дороги на дальних подступах к Петрозаводску. Бригаде поставили задачу оборонять город с юга, в районе Ладва — Деревянное. Из жителей Петрозаводска и остатков Петрозаводского запасного полка была создана 2-я стрелковая бригада, которой поручалось занять оборону в районе станции Шуйская и не допустить выхода противника на дорогу Петрозаводск — Кондопога. Командовал бригадой полковник М.И. Потапов.
Генерал Мерецков объединил отдельные полки в 37-ю дивизию. В нее вошли 52-й полк, 15-й и 24-й полки войск НКВД и артдивизион из 71-й дивизии. Командовал 37-й дивизией подполковник А..Д. Державин. Новому соединению поручалась оборона западных подступов к Петрозаводску в районе Сулажгора— Бессовец» Оборону юго-западнее города, на линии Лососинное — Машезеро, заняла 272-я дивизия под командованием генерал-майора М.С. Князева.
Из состава партийного актива города был сформирован особый ударный батальон, которым командовал И.А. Григорьев. Батальон находился в непосредственном подчинении командующего армией и направлялся туда, где было всего труднее.
Финское командование принимало самые энергичные меры, чтобы развязать себе руки под Петрозаводском для решительного наступления в районе Волхова. Финны сняли еще одну дивизию со свирского направления и бросили ее на усиление своих войск, наступающих от Пряжи. Кроме того, 7-я пехотная дивизия финнов, предназначенная для развития наступления в направлении Лодейного Поля, вынуждена была повернуть от Свири на север и вступить в бои с советской 3-й дивизией народного ополчения в районе Токари — Таржеполь.
Финские войска вышли к Онежскому озеру в районе деревни Шокша, примерно в 50 км юго-восточнее Петрозаводска. Вскоре они появились у истоков Свири, напротив поселка Вознесенье. Свирская группа финских войск приблизилась к Петрозаводску с юга, а северная группа одновременно, продвигаясь через Олонецкий перешеек, с боями подходила к городу с запада. Когда передовые части VII армейского корпуса и 1-я бригада егерей вошли между собой в контакт, то у советских войск единственным наземным путем остался узкий коридор, ведущий на Кондопогу и Медвежьегорск, да и он находился под постоянной угрозой.
Всю последнюю неделю сентября шли кровопролитные бои западнее и южнее Петрозаводска. Советская 37-я дивизия 28 сентября предприняла наступление в районе поселка Вилга. Преодолевая сопротивление врага, она вышла к поселку и закрепилась на его окраинах.
29 сентября финны ввели в сражение две свежие дивизии и несколько батальонов танков. Советские войска вынуждены были отступить и снова занять оборону на участке от Сулажгорского кирпичного завода до реки Шуя.
30 сентября положение защитников Петрозаводска резко ухудшилось. Финнам удалось прорвать оборону в стыке между 37-й и 313-й дивизиями и перерезать последнюю шоссейную дорогу, идущую от Петрозаводска к Кондопоге. На юге финны вышли к совхозу № 2.
1 октября Гореленко вынужден был отдать войскам приказ оставить Петрозаводск. Прикрываясь арьергардом, советские части переправились на северный берег реки Шуя. Последним уходил из города 24-й полк майора Макарова М.С. Командуя 24-м полком, он вел бои в районе Крошнозеро, оборонял Пряжу, Вилгу дрался у Сулажгоры и на улицах Петрозаводска.
3 октября в Петрозаводск, объятый пламенем пожаров, вошли три финские дивизии. Поданным Г.Н. Куприянова: «Город был совершенно пуст. Все население, все оборудование промышленных предприятий, запасы сырья, продовольствия, товары со складов и магазинов были эвакуированы» [113] . Всего из оккупированных районов Карелии были эвакуированы более полумиллиона человек.
По случаю взятия Петрозаводска по всей Финляндии прошли торжества. За успехи командовавшему войсками генерал-лейтенанту Хейнрсихсу было присвоено звание пехотного генерала. На оккупированных территориях многие карельские населенные пункты были переименованы на финский манер. Сам Петрозаводск назвали Яанислислина — Онежская крепость. Правда, вскоре по приказу Маннергейма городу вернули прежнее название. Дело, конечно, не в том, что маршал был против аннексии Карелии, он и в 1919-м, и в 1941 году несколько раз клялся, что не вложит меча в ножны, пока Карелия не станет финской. На Маннергейма произвела определенное впечатление нота британского правительства от 22 сентября 1941 г., где содержались требование об отводе финских войск на границу 1939 г. и предупреждение, что при дальнейшем продвижении в глубь России британское правительство будет вынуждено признать Финляндию открытым противником не только в ходе войны, но и при заключении мира. Кроме того, маршалу явно не нравилось, что переименованиями в Карелии занялась гражданская финская администрация, а читатель уже знает, что в верхах шла большая драка между военными и гражданскими за право управлять Карелией. Военные вскоре победили, и в Петрозаводске был создан единый орган — «Военное управление Восточной Карелии». В Карелии был установлен жестокий оккупационный режим. Только вокруг Петрозаводска было создано шесть концентрационных лагерей, в которые заключались не только военнопленные и партизаны, но и все этнические русские.
29 ноября 1941 г. посол США в Финляндии Шонефельд передал Маннергейму секретную телеграмму Уинстона Черчилля. В ней предлагалось, не объявляя об этом официально, прекратить все военные действия против СССР, для чего достаточным обоснованием является суровая зима, и таким образом де-факто выйти из войны. «Для многих друзей Вашей страны было бы досадно, если бы Финляндия оказалась на одной скамье вместе с обвиняемыми и побежденными нацистами», — говорилось в телеграмме. В ответной телеграмме от 2 декабря Маннергейм вежливо отказался.
В день независимости Финляндии, 6 декабря 1941 г., финский парламент торжественно объявил о присоединении к Финляндии «освобожденных территорий». В тот же день финны узнали, что Англия объявила им войну, но им еще не было известно, что 6 декабря Красная армия перешла в контрнаступление под Москвой, а 7 декабря США вступят во Вторую мировую войну.