Сначала летали небольшими группами, звеньями или даже отдельными машинами, но после 5 августа Нарком ВМФ потребовал применять авиацию реже, но более массированно, после чего в ночи на 12, 14 и 18 августа город бомбили семь, девять и шесть ДБ-3 соответственно. Всего, вплоть до 18 августа, ВВС ЧФ нанесли по нефтеперегонным заводам, расположенным на окраинах города, 22 удара, в которых приняли участие 73 ДБ-3 и восемь Пе-2 (последние вылетали только 3 и 13 июля). Несмотря на сильную систему ПВО противника (налеты стоили нам девяти ДБ-3 и двух Пе-2) лётчикам удалось нанести серьезный ущерб нефтедобывающей промышленности Румынии. По свидетельствам иностранных журналистов в Плоешти почти после каждого налёта полыхали пожары, в огне которых погибло около 250 тысяч тонн нефтепродуктов, а для полного восстановления причиненных разрушений требовался полугодовой срок.
Участвовали ДБ-3 и в операции по разрушению Чернаводского моста через Дунай. Этот мост фактически являлся «ахиллесовой пятой» не только нефтепровода, но и румынской нефтедобывающей отрасли в целом, поскольку при обрушении моста перекачка нефти из Плоешти в Констанцу могла прерваться на несколько месяцев. На рассвете 10 августа пять из шести вылетавших «Ильюшиных» с высоты 1500–3000 м сбросили свой бомбовой груз по этой цели. Бомбардировка оказалась совершенно внезапной для противника и никакого противодействия не встретила. Успех в 05:00 развила четверка истребителей-пикировщиков И-16, знаменитого капитана А.Шубикова, несших 250-кг «фугаски» и доставленная к району удара двумя ТБ-3. Спустя ещё два часа с большой высоты атаковали шесть Пе-2. Всего в тот день на мост было сброшено четыре ФАБ-500 и 17 ФАБ-250, но дешифровка снимков показала, что успеха достигли только И-16, добившиеся трех прямых попаданий, в то время как самолеты других типов их не имели вовсе. Поэтому к повторному удару привлекались исключительно «звенья Вахмистрова». 13 августа шесть «ишачков» сбросили на мост 12 ФАБ-250, добились пяти попаданий, разрушивших две фермы моста и нефтепровод. Задача была решена.
Август, по сути дела, был последним месяцем 41-го года, когда черноморская авиация решала флотские задачи. В сентябре последние удары по экономическим и военным центрам на вражеской территории уже имели непосредственную привязку к борьбе на сухопутном фронте. Так, 6 сентября Нарком ВМФ порекомендовал Военному совету ЧФ нанести воздушные удары по Бухаресту с целью оттянуть туда с фронта часть сил вражеской истребительной авиации, а также вызвать соответствующий моральный эффект у румынских войск. Поскольку к этому времени уже был накоплен определенный опыт налетов на Берлин, авиаторам приказали использовать максимально тяжелые бомбы. Военный совет с готовностью взялся за дело. Уже в ночь на 8 сентября семь ДБ-3, ведомые замкомандира полка майором Н.Токаревым (тем самым, что 30 ноября 1939 г. случайно бомбил Хельсинки), сбросили три ФАБ-1000 и восемь ФАБ-500 на вражескую столицу. По всей видимости, произведенный эффект и сразу же возникший резонанс в мировой прессе оказались даже большими, чем ожидалось, в связи с чем уже на следующий день Нарком приказал временно воздержаться от налетов, а уже 11 сентября вражеская авиация дважды бомбила жилые кварталы Одессы, в результате чего погиб 121 и получили ранения 162 мирных жителя. Командование Одесским оборонительным районом взывало к мщению. Увы, осуществлять его было практически нечем — дневные вылеты полностью выматывали экипажи, большое число машин вышло из строя. Второй и последний налет состоялся в ночь на 13-е, когда три ДБ-3 сбросили на город три ФАБ-1000 и две ФАБ-250. Силы для продолжения налетов отсутствовали, а 26-го числа сам Нарком приказал использовать авиацию исключительно для поддержки сухопутных войск.
Подводя итог действиям нашей ударной флотской авиации в течение первых двух месяцев начального периода войны на Черном море, следует заметить, что их результаты оказались не слишком впечатляющими. Как и в ходе «зимней войны», нашим авиаторам не удалось уничтожить с воздуха немногочисленный вражеский флот, причем «балтийские» оправдания типа плохих метеоусловий и обширности шхерного района тут не проходят. Чуть больший успех имелся при нанесении ударов по экономическим объектам, но это достижение легко объяснить сосредоточенностью последних в одном месте и, как следствие, их гораздо большей уязвимостью. Помимо недостатков в боевой подготовке, техническом обеспечении, а также чисто тактического характера, на которых мы уже останавливались выше, следует выделить ещё один.