Образован 24 июня 1941 года на базе управления и войск Прибалтийского Особого военного округа в составе 8-й, 11-й, 27-й армий и ВВС округа

В  ходе приграничных сражений 1941 года войска Северо-Западного фронта сдерживали продвижение группы армий «Север» в глубь советской территории. Отступая с боями из Прибалтики в псковско-новгородском направлении, войска фронта нанесли один из первых успешных советских контрударов по немецким войскам в районе г. Сольцы (14-18 июля)  и контрудар южнее Старой Руссы (12-14 августа)

С января 1942 по февраль 1943 гг. войска фронта вели боевые действия по ликвидации Демянского плацдарма противника. 20 ноября 1943 года Северо-Западный фронт был расформирован в связи с созданием 1-го Прибалтийского фронта