К 22 июня на базе КБФ находилось 25300 военнослужащих и около 4500 представителей гражданского населения. Война для жителей полуострова началась сразу: уже в первый день Ханко подвергся налету немецкой авиации. В дальнейшем такие налеты стали регулярными. Положение усугубилось 25 июня, когда в войну вступила Финляндия. Финны пытались атаковать базу с суши, иногда - с моря.
Учитывая возросшую опасность захвата полуострова, уже в июне началась эвакуация гражданского населения в Ленинград. Его успели вывезти почти полностью. Также из-за налетов авиации было принято решение эвакуировать все боевые корабли (в Ханко базировались подводные лодки и торпедные катера). Они ушли в Кронштадт.
Территорию базы поделили на два боевых участка, получили подкрепление, в том числе - из выведенных из Эстонии частей. В акватории полуострова выставили заграждения морских мин. Параллельно шли большие строительные работы: сооружали блиндажи, ходы сообщения, ДЗОТы, наблюдательные и командные пункты, закрытые артиллерийские позиции. Защитники Ханко также сумели своими силами создать железнодорожную батарею из 100-мм орудий, размещенных на платформах. За счет ее мобильности получили определенные преимущества над артиллерией врага. Огромный ущерб наседавшему противнику причиняли также установленные на специальные механизированные платформы гигантские морские пушки ТМ-3-12, имевшие калибр 305 мм.
Оборону с воздуха осуществляли летчики эскадрильи 13-го авиаполка морской авиации. В их распоряжении были только устаревшие истребители И-15 и И-153, всего в количестве 11 штук. Тем не менее и на них советские пилоты одерживали впечатляющие победы. Среди первых Героев Советского Союза в годы Великой Отечественной войны известен капитан Алексей Антоненко. 25 июня он первым сбил немецкий бомбардировщик над Балтикой. За месяц с небольшим боев пилот уничтожил 11 вражеских самолетов. К сожалению, жизнь аса прервалась 26 июля: при посадке его истребитель угодил в воронку от финской бомбы.
Другим героем стал его сослуживец Петр Бринько, сбивший 13 самолетов (7 лично и 6 - в группе). Он погиб в сентябре в небе Ленинграда. Всего эта небольшая авиагруппа в боях за Ханко дала 4 Героя Советского Союза - случай крайне редкий, особенно в начале войны.
Примечательно, что защитники Ханко не только оборонялись, но и вели активные действия. Их силами было проведено несколько высадок десанта на берега и острова Балтийского моря. Благодаря "поясу" из 18 захваченным десантниками островов, гарнизон мог отражать атаки на дальних подступах.
Другой особенностью обороны полуострова был постоянный радиообмен с командованием. В отличие, например, от Брестской крепости, где связь прервалась в первый же день войны, гарнизон базы ни минуты не оставался без радиоконтактов с "большой землей". Благодаря этому сообщения с Ханко часто звучали в сводках Совинформбюро, о боях и подвигах его защитников писали в газетах, а некоторым из них поэты посвящали стихи, также быстро расходившиеся.
Несмотря на стойкость войск, командование понимало, что рано или поздно полуостров придется оставить. Вся его территория насквозь простреливалась морской и сухопутной артиллерией. Обстрел велся постоянно, в иные дни прилетало до 6 тысяч снарядов. Кроме того, блокированный Ленинград не мог уже снабжать защитников Ханко ни боеприпасами, ни продовольствием: немцы и финны уничтожали любой транспорт. Один из главных аргументов состоял и в том, что как военно-морская база полуостров потерял свое значение. В таких условиях нужно было думать об эвакуации гарнизона.
Решили проводить ее поэтапно, и в основном - под покровом ночи.
Войска потихоньку начали вывозить еще начиная с 26 октября. Главным образом - кораблями Балтфлота. Условия эвакуации были тяжелыми: море постоянно штормило, а потом пошел лед. Плюс минная опасность, самолеты и береговая артиллерия. Конечно, не обошлось без трагедий. Самой главной стал подрыв на мине турбоэлектрохода "Иосиф Сталин". Погибло более пяти с половиной тысяч красноармейцев и матросов, которые были на его борту.
В целом в ходе операции по эвакуации гарнизона Ханко на дно ушли еще 3 эсминца, 4 тральщика, теплоход "Андрей Жданов", а также несколько транспортов и небольших судов.
Тем не менее оборона Ханко считается одной из относительно удачных операций Великой Отечественной войны. Не только потому что гарнизон так долго сопротивлялся, но и из-за довольно низких потерь. Удалось эвакуировать около 23 тысяч человек, а почти за 6 месяцев боевых действий убитыми потеряли около 800 человек.
Никакой загадки тут нет: защитники вовремя в буквальном смысле ушли под землю, и пушечные обстрелы и налеты авиации причиняли им минимальный ущерб.