В 22:40 15 мая подводная лодка М-172 безрезультатно атаковала конвой противника в Варангер-фьорде, после чего ее стали преследовать два вражеских корабля охранения UJ-1104 и UJ-1108, которые до 04:00 16 мая сбросили все 132 глубинные бомбы, находившиеся на кораблях. До 07:10 эти корабли пополняли боезапас глубинных бомб, подвезенных сторожевыми кораблями и катерами. Береговая батарея № 147, расположенная на мысе Вайтолахти (полуостров Рыбачий), обнаружила группу кораблей и катеров противника, в 07:17 батарея открыла огонь, корабли отошли под прикрытием дымовых завес. Подлодка получила повреждения от сброшенных глубинных бомб, но смогла дойти до полуострова Рыбачий, где произвела всплытие под прикрытие береговой батареи № 147, которая обнаружила лодку в надводном положении в 07:55. Вражеские корабли пошли на сближение с лодкой и в 08:09 начали артиллерийский обстрел из 88-мм орудий, снаряды упали с недолетом. В 08:20 береговая батарея № 147 снова открыла огонь и отогнала корабли противника. Таким образом артиллеристы береговой батареи спасли подводную лодку М-172. В 08:45 появился вражеский самолет Ю-88. Это был один из трех «Юнкерсов-88» из отряда Erpr.St./KG30, которые вылетели в 05:20 с аэродрома Банак на морскую разведку от полу острова Рыбачий до Иоканьги. По докладу экипажа Ю-88, в 09:40 он сбросил четыре бомбы (2 SC500 и 2 SC250) с малой высоты по погружающейся подводной лодке, при этом наблюдались сильные масляные следы, подводная лодка считалась сильно поврежденной. После бомбардировки М-172 повторно всплыла в надводное положение и в 16:50 самостоятельно прибыла на базу, в ремонте она пробыла до 26 сентября 1942 года.
Вечером вступили в бой еще две береговые батареи — № 221 и № 222 на полуострове Средний. Противник проводил в Петсамо небольшой конвой в составе трех транспортов и четырех кораблей охранения. Артиллеристы 221-й батареи открыли огонь по кораблям противника в 21:40. Для подавления наших батарей и обеспечения прохода конвоя немцы открыли стрельбу со своих береговых батарей и отправили три «Юнкерса-87» в сопровождении четырех Ме-109. Экипажи доложили, что бомбили нашу стреляющую артиллерийскую батарею с пикирования с высоты 1400 до 500 метров в период 21:40–21:55 (сброшено 3 SD500 и 12 SD50). При этом, по докладу, было уничтожено прямым попаданием одно орудие, но это не подтверждается нашими данными. В результате бомбардировки на одном орудии 221-й батареи сгорел один заряд, пожар удалось ликвидировать, на территории 222-й батареи загорелась дверь на складе, но и этот пожар был быстро ликвидирован. Наши батареи вели огонь по кораблям, несмотря на бомбежку и контрбатарейный огонь противника. Артиллеристы 221-й батареи доложили, что потопили один транспорт, но это не подтверждается данными противника. Зенитчики 222-й батареи израсходовали 330 снарядов и неизвестное количество пулеметных патронов, при этом доложили об одном сбитом самолете противника и одном поврежденном, но данные противника это также не подтверждают. Экипажи Ю-87 отметили, что по ним вели сильный огонь зенитные орудия среднего и мелкого калибра, но безрезультатно, при этом стоит отметить, что стрельба зениток не помешала «Юнкерсам-87» бомбить батареи с небольшой высоты в течение 15 минут. Наибольшие потери в этом бою понесли немецкие артиллеристы на мысе Нурменсетти: в результате одного артиллерийского попадания был один погибший, двое тяжелораненых и четверо легкораненых.
Истребители ВВС Северного флота в течение дня патрулировали над кораблями в Кольском заливе, главной базой флота и аэродромами, выполнив 43 самолето-вылета (24 «Харрикейна», 12 И-153, 6 И-15бис и 1 «Киттихаук»). 122-я ИАД ПВО также занималась прикрытием города Мурманска и порта, выполнив 50 самолето-вылетов. Встречи с самолетами противника не было, так как в районе Кольского залива авиация противника в этот день активности не проявляла. В море разведку кораблей противника произвели два Пе-3 95-го ИАП, один из которых в 04:20 сбросил бомбы (2 ФАБ-100, 2 ФАБ-50 и 2 РС-132) с высоты 4700 метров по порту Варде, экипаж доложил о попадании в причал и возникновении очагов пожара. Противник отметил бомбардировку Варде одиночным бомбардировщиком в 04:04–04:18, но без каких-либо повреждений. Ледовую разведку в море выполнил гидросамолет ГСТ 118-го МРАП.
На сухопутном фронте немцы продолжали атаки с целью восстановить утраченные позиции и смогли незначительно потеснить два батальона 35-го и 24-го ГСП 10-й ГСД. Тем временем в помощь 10-й ГСД была направлена 6-я ОЛБР, которая выступила в северо-западном направлении в район боев. В 20:00 подразделения 10-й ГСД начали контратаковать противника в квадрате 8755, в 22:30 к ним присоединился батальон 6-й ОЛБР, но продвинуться не удалось.
Авиационную поддержку своим войскам по-прежнему оказывали бомбардировщики Ю-87 и истребители Ме-109, нанося удары в районе обороны 10-й ГСД восточнее Варсъявра.