С 13 августа 5-й Воздушный флот перенес свои усилия на город и порт Мурманск. До этого бомбардировки Мурманска немцы не проводили. Теперь центр тяжести воздушных сражений сместился к Мурманску. В 15:15 по судостроительной верфи и кораблям отбомбились 11 «Юнкерсов-88», несколько «Хейнкелей-111» и «Юнкерсов-87», их сопровождало не менее 7 Ме-109Е 14-го отряда, всего, по данным ПВО, в налете участвовало 33 самолета. Бомбы в основном упали в районе железнодорожной станции, рыбного завода, часть бомб попала по портовым сооружениям, в результате чего был разрушен один причал на верфи и литейный цех, более 20 бомб упало в залив. В городе сгорели 4 деревянных дома, погибли 4 человека и 38 человек получили ранения, в том числе шестеро зенитчиков. По кораблям попаданий не было. С флотских аэродромов истребители начали взлетать по тревоге в 15:20, то есть налет на Мурманск оказался неожиданным. Кроме того, по тревоге взлетели армейские И-153 с аэродрома Мурмаши. Истребителям удалось настичь и атаковать бомбардировщиков противника. Завязался воздушный бой, в котором приняли участие 4 И-153 147-го ИАП и 22 флотских истребителя: 5 МиГ-3, летчики Соколов, Сорокин, Яковенко, Шевченко и Кухаренко, 2 И-15бис, летчики Волков и Воловодов, 9 И-153, летчики Воловиков, Адонкин, Амосов, Реутов, Комиссаров, Кравченко, Жданов, Уваров, Верховский, Газарьян, и 6 И-16, летчики Коваленко, Семененко, Сурженко, Абишев, Максимович и Виниченко. Нашим истребителям были засчитаны три сбитых бомбардировщика, одного из них РСми сбил старший лейтенант Фомин на И-153 (147-й ИАП), которому засчитали сбитый Ю-88. Подробности боя армейских истребителей не сохранились. Тем временем истребители МиГ-3 72-го САП атаковали группу Ю-87, которых активно защищали «Мессершмитты-109Е». Летчики Яковенко и Шевченко вели огонь по «лаптежникам», и после боя Яковенко засчитали сбитый Ю-87. Шевченко доложил о том, что атакованный им «Юнкерс-87» ушел резким пикированием вниз. Тем временем летчик Кухаренко атаковал «Мессершмитт-109Е», но безрезультатно. «Мессершмиттам» удалось связать боем флотских истребителей, и «Штуки» ушли, не понеся потерь. Старший лейтенант Уваров на И-153 обстрелял Ме-109Е РСми, «мессер» вошел в штопор. Сержант Семененко на И-16 удачно атаковал Ме-109Е и сбил его западнее Белокаменки. По немецким данным, в этом воздушном бою при налете на порт Мурманск был подбит Bf-109E-7 № 1133, пилотируемый лейтенантом Тецнером. Летчик, заметив повреждение водяной системы, вышел из боя и стал тянуть к линии фронта, но из-за отказа двигателя сел на вынужденную посадку на советской территории. Тецнер сумел через два дня вернуться в свою часть. Атаки по Ме-109Е вели многие летчики, но сбитый «Мессершмитт-109» был засчитан Петру Семененко. Старшему лейтенанту Яковенко (МиГ-3) был засчитан один сбитый Ю-87, но списки немецких потерь не подтверждают эту заявку на победу, очевидно, поврежденный Ю-87 долетел до своей базы. Воздушный бой для наших летчиков прошел весьма удачно, без своих потерь. При посадке на аэродроме были повреждены две «Чайки» 72-го САП, одна из них скапотировала, другая произвела посадку с неполностью выпущенным шасси. Причины этих аварий не носили боевой характер. Оба самолета были отремонтированы. По немецким данным, в этот день советскими истребителями был уничтожен один бомбардировщик Не-111Н-5 № 3578 из 1-й группы I/KG26, при этом экипаж лейтенанта Штора погиб. Однако этот самолет, вероятнее всего, был подбит во втором воздушном бою значительно южнее в районе станции Чупа, так как, по данным противника, он был сбит во время выполнения боевого задания над Кировской железной дорогой.
После налета на Мурманск авиация противника еще дважды появлялась в районе наших объектов. В 17:27 6 Ю-88 отбомбились по тыловой дороге Мишуково – Ура-губа. В 19:45 в районе аэродрома Шонгуй на высоте 4000–5000 метров появились 5 бомбардировщиков в сопровождении 4 Ме-109Е. В это время барражировали истребители 145-го ИАП. Бомбардировщики противника развернулись и ушли, цель их налета остается не ясной. «Мессершмитты» снизились и сошлись в лобовой атаке с нашими истребителями, после чего ушли на запад.