9 августа С.Г. Горшкову поручили командование силами флотилии, Керченской и Новороссийской военно?морских баз, предназначенных для обороны Таманского полуострова. Германские войска смогли занять Таманский полуостров лишь после того, как Азовское море оставил последний корабль флотилии, а войска отошли для обороны Новороссийска. 2 сентября, когда возникла непосредственная опасность прорыва неприятеля, контр?адмирала назначили руководителем обороны города. В ночь на 10 сентября с ним прервалась связь войск, отошедших из города; посланный отряд разведчиков нашел флагмана в подвале разрушенного дома и вывез на восточный берег.
14 октября 1942 года приказом командующего Черноморским флотом Азовская флотилия была расформирована, ибо все берега Азовского моря оказались в руках немецких войск. Вторично Горшков принял Азовскую флотилию 20 февраля 1943 года, когда советские войска отбросили гитлеровцев с Кавказа. Флагман стоял во главе флотилии до 5 января 1944 года, затем — с 6 февраля по 20 апреля 1944 года. Весной 1943 года он командовал рядом десантных операций и набегов на временно занятое немцами побережье для содействия наступающим сухопутным войскам Южного и Северо?Кавказского фронтов. Наиболее крупными операциями флотилии были десанты в Мариуполь и Осипенко. Особенностью этого периода были непосредственные подготовка и проведение операций штабом флотилии, из штабных офицеров назначали командиров высадки и офицеров их штабов. За освобождение Таганрога, Мариуполя и Осипенко контр?адмирала С.Г. Горшкова наградили орденом Кутузова 1?й степени.
19 сентября Ставка Верховного Главнокомандования подчинила Азовскую флотилию Северо?Кавказскому фронту. Оставив отряд из Мариупольской военно?морской базы в Осипенко, чтобы прикрыть фланг Южного фронта, основные силы Горшков направил для операций у Таманского полуострова. Был высажен десант у Темрюка. К 9 октября войска Северо?Кавказского фронта при поддержке сил флотилии очистили от противника весь полуостров. За успешные действия Азовская флотилия получила благодарность Верховного Главнокомандования.
12 октября Ставка Верховного Главнокомандования предписала Северо?Кавказскому фронту провести высадку на Керченском полуострове и создать плацдарм в Крыму. Было решено, что 56?я армия на судах Азовской флотилии займет северо?восточную часть полуострова и город Керчь. Горшков договорился с командующим армией о высадке после артиллерийской и авиационной подготовки двух десантов за ночь на одних и тех же плавсредствах. В каждом десанте была дивизия с подразделениями морской пехоты, которая первой ступала на берег. После занятия плацдарма следовало перебрасывать остальные силы армии. Штабы армии и флотилии совместно спланировали операцию и провели подготовку. Были проверены границы минных заграждений противника и протралены проходы, оборудованы пристани для погрузки войск, обеспечены разведка, связь, навигационная обстановка и т. д. Войска познакомили с порядком высадки и подготовили морально.
В ночь на 1 ноября корабли Черноморского флота, несмотря на шторм, высадили часть десанта у Эльтигена. Однако неприятель блокировал десант. Суда Азовской флотилии 1 ноября из?за плохой погоды укрылись в ближайших портах, что помогло командующему сохранить силы. Высадку произвели в ночь на 3 ноября. Когда основные суда вошли в Керченский пролив, по сигналу командира высадки началась авиационная и артиллерийская подготовка. При поддержке кораблей флотилии десант благополучно достиг берега и после полуночи перешел в наступление. Тем временем освободившиеся суда перебрасывали на плацдарм подкрепления и возвращались к косе Чушка с ранеными. 3 ноября к 13 часам все войска были на берегу. Флотилия приступила к снабжению высаженных войск. Суда под ударами противника ходили днем и ночью через Керченский пролив, на ходу заделывая пробоины. 165 суток авиация, морские и наземные силы флотилии вели борьбу с неприятелем, пытавшимся прервать перевозки, и поддерживали действия войск на плацдарме.
В декабре—январе флотилией временно командовал контр?адмирал Г.Н. Холостяков. С начала февраля 1944 года в командование флотилией вновь вступил С.Г. Горшков. В этот период над Керченским проливом шли бои с германской авиацией, пытавшейся прервать перевозки для Отдельной Приморской армии. В апреле, когда армия перешла в наступление, флотилия непрерывно доставляла на плацдарм все необходимое. Кроме того, моряки обеспечивали траление на Азовском море. 11 апреля 1944 года войска Отдельной Приморской армии освободили Керчь, через три дня прорвали Ак?Монайские позиции и полностью очистили от неприятеля берега Азовского моря. Среди отличившихся при взятии Керчи были упомянуты моряки Азовской флотилии под командованием С.Г. Горшкова.