Онежская военная флотилия первого формирования создана в августе 1941 г. из Онежской базы Ладожской военной флотилии. Главная база — Петрозаводск, с 17 августа 1941 г. — Вознесенье, с 30 сентября — Вытегра. Имела 5 канонерских лодок и несколько вооруженных катеров. Осуществляла поддержку войск на реке Свирь и южном берегу Онежского озера.

28 ноября 1941 г была расформирована, корабли переданы в состав Волжской военной флотилии.

Командующий капитан 2 ранга, капитан 1 ранга Дьяконов А.П. (август-ноябрь 1941 г.).

Военный комиссар батальонный комиссар Белокопытов С.Н. (август-декабрь 1941 г.).

Начальник штаба капитан 3 ранга Поляков Д.И. (август-ноябрь 1941 г.).

Онежская военная флотилия второго формирования создана 30 апреля 1942 г. на базе отдельного Онежского отряда кораблей, который в начале июня прибыл на Онежское озеро. В его состав из Волжской военной флотилии вошли: штабной корабль, шесть канонерских лодок, восемь бронекатеров, семь сторожевых катеров и катеров-тральщиков, четыре глиссера, отдельный батальон морской пехоты, вспомогательные суда, части и учреждения обеспечения. Главная база — Вытегра. 31 декабря 1942 г. отряд преобразован в Онежскую военную флотилию. Корабли и части флотилии в 1942-1943 гг. вели напряженную боевую деятельность, прикрывая и поддерживая огнем артиллерии и высадкой двух тактических десантов приозерные фланги войск 7-й отдельной и 32-й армий, выполняли задачи ПВО, вели борьбу с силами противника на Онежском озере, обеспечивали коммуникации. В Свирско-Петрозаводской операции 1944 г. Онежская военная флотилия содействовала сухопутным войскам в форсировании р. Свирь (23 июня), высадила тактические десанты на о. Большой Климецкий (23 июня), в бухту Лахтинская (26 июня), Уйскую губу и в г. Петрозаводск (28 июня). Только 21-28 июня 1944 г. корабли и вспомогательные суда флотилии перевезли свыше 48 тысяч человек, 212 танков, 446 орудий и значительное количество другой техники и различных грузов. При содействии сил флотилии и десантов 28 июня советские войска освободили Петрозаводск.

10 июля 1944 г. флотилия расформирована.

За мужество и героизм личного состава почетное наименование Петрозаводских было присвоено дивизионам канонерских лодок, минных катеров, 1-му дивизиону бронекатеров, 31-му отдельному батальону морской пехоты.

Командующие: капитан 2 ранга, капитан 1 ранга Дьяконов А.П. (январь 1942 г. — июль 1943 г.); контр-адмирал Абанькин П.С. (август 1943 г. — январь 1944 г.); капитан 1 ранга Антонов Н.В. (июль-август 1943 г., врид и январь-август 1944 г.).

Начальники штаба: капитан 2 ранга, капитан 1 ранга Антонов Н.В. (январь-июль 1943 г. и август 1943 г. — январь 1944 г.); капитан 3 ранга Зыбайло А.И. (июль-август 1943 г., врид и январь-июль 1944 г.).