Когда возникла угроза окружения подчиненных ему частей на материке, Елисеев приказал отходить на острова. Эвакуация из Хаапсалу и Рохукюла проходила 31 августа. К 1 сентября на Хийумаа полностью эвакуировался 1-й батальон 156-го стрелкового полка, потеряв 40 убитых, 65 раненых, два 76-мм орудия, 4 автомашины и 12 станковых пулеметов. При эвакуации из Хаапсалу на Хийумаа партийно-советского актива на одном из двух катеров вспыхнул пожар. Из 83 человек удалось спасти только 31. В море погибли начальник уездного отдела НКВД Витс, его заместитель Файнберг, заместитель прокурора Корчемкин и др.
На Виртсу наступали части германской 61-й пехотной дивизии генерала от инфантерии Зигфрида Хёнике. Сбив с позиций 1 сентября 3-ю роту 1-го батальона 46-го стрелкового полка, они развернули наступление на Карузе. Здесь потери при эвакуации советских частей составили: 29 убитых, 61 раненый и 32 без вести пропавших. Неприятелю досталось 6 45-мм пушек, 6 тракторов и 20 пулеметов. В ночь с 3 на 4 сентября эвакуировался также 1-й батальон 79-го стрелкового полка, потеряв 245 убитыми и ранеными. 162-й полк немецкой 61-й пехотной дивизии и оперативная группа «Фридрих» с 30 августа по 4 сентября потеряли 62 убитыми, 134 ранеными и 5 пропавшими без вести. Советские потери составили не менее 440 убитыми и ранеными, не считая большого количества пропавших без вести.
Руководил захватом Моонзундских островов командир 42-го армейского корпуса генерал инженерных войск Вальтер Кунтце. За эту операцию 18 октября 1941 года он был награжден Рыцарским крестом. В состав корпуса входили 61-я и 217-я пехотные дивизии. Острова должна была захватывать 61-я дивизия. Ей были приданы корпусные артиллерийские и саперные части, а также часть артиллерии и 3-й батальон 311-го полка 217-й дивизии. Кроме того, в штурме островов участвовала рота полка специального назначения «Бранденбург 800» и рота эстонских добровольцев «Эрна». Высадка осуществлялась на 15 самоходных десантных баржах «Зибель». Использовались 2 буксира, 4 баржи, 12 финских катеров и 21 рыболовное судно.
4 сентября советская авиация имела на Моонзунде 20 истребителей И-153, Як-1 и МиГ-3, 2 штурмовика Ил-2 и 10 МБР-2. Из них исправны в тот момент были лишь 14 машин. Особенно плохо обстояло дело с И-153, поскольку из 13 машин лишь 3 были исправными.
Пролив Моонзунд, помимо советских мин, оказался заминирован еще и немецкими магнитными минами. Разминировать его до начала операции не позволяла советская береговая артиллерия. Поэтому участвующие в морском десанте быстроходные десантные баржи и паромы «Зибель» были оборудованы размагничивающими устройствами. Для обеспечения действий других судов с полудня 12 сентября началось траление Моонзунда самолетами «Mausi» (Ju-52MS). В ночь на 13 сентября начались минно-тральные работы в восточной прибрежной части пролива Мухувейн, и ранним утром этого же дня была произведена передача