Как и раньше, большую роль в обороне коммуникаций противника играло разведывательное обеспечение. При этом, в связи с продолжавшимся ослаблением Люфтваффе, объем воздушной разведки постоянно сокращался, в то время как значение деятельности радиоразведки продолжало расти. Хотя немецкой дешифровальной службе не удавалось производить чтение наших радиограмм, выдаваемая радиоразведкой информация о перемещениях кораблей и подлодок ЧФ оказывалась весьма точной и позволяла немецкому командованию во многих случаях избегать ненужного напряжения - в частности, не выделять сил прикрытия на случай появления на коммуникациях крупных кораблей ЧФ (хотя сама директива Ставки ВГК о выводе крупных кораблей в ее резерв немецкой разведкой раскрыта не была).
Конвоирование крупных судов на трассе Констанца-Севастополь выполняли румынские эсминцы и канонерские лодки, немецкие охотники за подлодками типа КТ и моторные тральщики примерно в соотношении 1:1 - 1,5:1 с количеством охраняемых судов. Конвои из БДБ зачастую никакого охранения не имели, но при возможности им придавалась группа охотников типа KFK для усиления противовоздушной и противолодочной обороны. Такая же группа, либо группа БДБ в обязательном порядке придавалась конвоям, состоявшим из двух-трех буксирных сцепок.
В связи с малочисленностью Люфтваффе воздушное обеспечение конвоев осуществлялось далеко не всегда, а когда осуществлялось, то недостаточными силами. Так, в январе-феврале на аэродроме Кунань в западной части Крыма находилось одно звено румынских и два звена немецких истребителей для прикрытия конвоев Одесса-Севастополь, а также якорных стоянок в Ак-Мечети и Евпатории. Одновременно высылались от двух до четырех истребителей, которые в случае встречи с нашими ударными авиагруппами зачастую уклонялись от боя ввиду явного численного меньшинства.
Противолодочную оборону большинства конвоев обеспечивали один-два гидросамолета. С весны отдельные машины стали оборудоваться радиолокационными станциями, что позволяло им вести поиск в ночное время. В то же время, малочисленность таких самолетов, недостатки в технике и подготовке не привели к сколько-нибудь заметным изменениям в сложившейся на коммуникациях «Оси» обстановке. В течение рассматриваемой кампании немецкой противолодочной авиации удалось добиться одного успеха, потопив 16 апреля в результате дневной атаки советскую подлодку Л-6, которая, по-видимому, ранее получила повреждения в результате бомбардировки глубинными бомбами с эскортных кораблей атакованного ей конвоя и не могла погружаться.
В период эвакуации из Крыма участие Люфтваффе оказалось несколько большим. На подходах к Севастополю конвои зачастую прикрывались одномоторными истребителями, в связи с чем наши ударные самолеты, действовавшие на большом удалении от баз и зачастую не имевшие истребительного прикрытия, старались производить атаки на большем удалении от берегов полуострова. 13 апреля для прикрытия конвоев на всем маршруте их движения из ПВО Рейха в Румынию была частично переброшена группа дальних двухмоторных истребителей Bf-110, самолетам которой в ряде случаев удавалось срывать атаки наших ударных машин на конвои. С этой же целью использовалась эскадрилья торпедоносцев Не-111, переброшенная в 20-х числах апреля в Румынии на случай противодействия крупным надводным кораблям ЧФ, попытайся они сорвать эвакуацию. Тем не менее, более чем в половине случаев атакованные в ходе операции вражеские конвои никакого прикрытия с воздуха не имели. К концу операции командование противника увеличило количество двухмоторных истребителей, но с вечера 9 мая Люфтваффе были вынуждены прекратить использовать аэродромы в районе Севастополя, в результате чего в решающие дни 10 и 11 мая в районе мыса Херсонес наша авиация смогла действовать практически беспрепятственно. Всего с 4 по 14 мая с целью непосредственного охранения конвоев самолеты противника произвели 434 самолетовылета Не-111 и двухмоторных истребителей, 223 - одномоторных истребителей, 142 - гидросамолетов и 4 - сухопутных разведчиков. За этот же период с целью разведки и поиска подлодок было выполнено еще 245 полетов.