22 сентября произведено два налета, в них участвовали 38 «юнкерсов». Был поврежден эсминец «Сильный», стоявший на Восточном рейде. На корабль в 13.15 спикировали 9 «юнкерсов». Один самолет был сбит зенитным огнем, но попаданий избежать не удалось: 100-кг бомба угодила в кормовую надстройку, еще несколько разорвались в 10–15 м от корабля, осыпав его осколками. Кормовая часть корпуса получила повреждения, вспыхнул пожар. 7 человек погибли, 27 ранило. Во избежания взрыва кормовые погреба боезапаса немедленно затопили, затем потушили пожар. Вечером эсминец перешел с рейда к стенке Морского завода.
Вторично был поврежден «Грозящий», находившийся в доке. Были потоплены баржа и буксир, стоявшие у борта линкора «Марат». В 15.00 от полученных пробоин затонул стоявший в ремонте у Морского завода сторожевой корабль «Вихрь» (впоследствии был поднят, отремонтирован и в сентябре 1943 г. вошел в строй).
23 сентября немецкие бомбардировщики совершили пять дневных налетов (более 100 самолетов) и один ночной с 11.45 до 23.37. В этот день пикировщики Ju-87 впервые применили по кораблям 1000-кг бомбы, только накануне доставленные на аэродром.
Этот день стал роковым для «Марата». То утро выдалось на редкость ясным, с отличной видимостью и началось с разведывательных полетов врага и барражирования советских истребителей над Кронштадтом. В одиннадцатом часу на дистанции свыше 300 каб. в направлении Петергофа обнаружили группу самолетов противника в количестве 46 бомбардировщиков. По боевой тревоге «Марат», как и все корабли, приготовили к бою, и дальномерные посты начали выдачу дистанции и курсового угла на орудия всех калибров линкора. По первой группе самолетов произвели выстрел шрапнелью из первой башни главного калибра. Снаряд разорвался с недолетом, но бомбардировщики противника сначала разделились на две группы, а затем, резко изменив курс, устремились на Кронштадт. Несмотря на интенсивный огонь всех зенитных средств кораблей и базы, уже в первой атаке два Ju-87, спикировав на линкор, достигли прямых попаданий. Обе бомбы, по 1000 кг, разорвались с интервалом в доли секунды — одна в нос, а другая в корму от фок-мачты — и вызвали детонацию боеприпаса первой башни главного калибра. Взрыв почти полностью перебил корпус линкора в районе 45–57-го шп., разрушил и сбросил с корабля в воду первую башню, фок-мачту с носовой надстройкой и первую трубу. Днищевые конструкции в этом районе надломились, и носовая оконечность легла на грунт.
Смертью храбрых погибли на своих командных пунктах и боевых постах командир корабля капитан 2 ранга П.К. Иванов, старший помощник капитан 3 ранга В.С. Чуфистов и еще 324 человека. Линейный корабль «Марат» как боевая единица перестал существовать.
Борьба за живучесть корабля продолжалась в течение двух часов, после чего, когда окончательно разрядились аккумуляторы аварийного освещения, была дана команда «покинуть корабль». Расчеты 76,2-мм зенитных установок, расположенных на крыше четвертой башни, так и не покинули корабль, продолжая отражать очередные атаки самолетов противника. В этот день зенитчики линкора выпустили рекордное для него за всю войну количество боеприпасов: 1002 76-мм и 528 37-мм снарядов и 6584 12,7-мм патронов.
К вечеру того же дня, когда организовали подачу электроэнергии с берега, часть экипажа вернулась на корабль и возобновила борьбу за живучесть. К сожалению, предпринятые меры не увенчались успехом, и к утру 24 сентября «Марат», приняв около 10 000 т воды, окончательно лег на грунт, при этом уровень воды во внутренних помещениях достиг примерно половины высоты пространства между средней и нижней палубами, т. е. не затопленными остались преимущественно жилые помещения.
Несмотря на то что «Марат» перестал существовать как линейный корабль, было очень заманчиво использовать то, что от него осталось (три башни главного калибра) в качестве мощной плавучей батареи. К концу октября 1941 года кормовую часть «Марата» частично осушили и отремонтировали, а башни главного калибра № 3 и № 4 ввели в строй. 31 октября корабль открыл огонь 305-мм снарядами по позициям противника на южном побережье Финского залива. 120-мм орудия сняли с корабля и отправили на сухопутный фронт. К концу 1942 года ввели в строй и вторую башню главного калибра, таким образом, вооружение «Марата» состояло из трех 305-мм башен и восьми зенитных орудий. Последний раз корабль открывал огонь 17 января 1944 г.
Одной из целей пикировщиков был крейсер «Киров», стоявший в Средней гавани. Но атаковавший корабль Ju-87 с 1000-кг бомбой был сбит зенитчиками крейсера. 100-мм орудия «Кирова» выпустили 693 дистанционные гранаты — свыше 115 на орудие, 45-мм пушки — 827 и 37-мм автоматы — 370 снарядов. В этот день, в 14.30, корабль все-таки получил два прямых попадания 250-кг бомб. Одна бомба попала в палубу полубака правого борта и взорвалась при прохождении через каюты начсостава. Вторая, пробив верхнюю палубу, упала на нижнюю броневую палубу и не взорвалась. Погибли 3 моряка, 12 — ранены. Возник пожар, но его удалось быстро ликвидировать. После отбоя тревоги в одной из кают была обнаружена неразорвавшаяся авиабомба, матросы открыли иллюминатор и выбросили ее за борт.