Прямых попаданий бомб в корабли летчики не видели. В 14 часов 53 минуты самолеты противника вышли из боя и ушли в направлении Керчи. В 14 часов 55 минут наши самолеты ушли на аэродром. Два А-20-Ж оставались над кораблями до 15 часов 00 минут. По самолетам противника они огонь так и не открывали, так как те были значительнее выше их.
В 14 часов 25 минут на прикрытие кораблей вылетели две «аэрокобры» (ведущий — гвардии лейтенант Трофимов) и два «киттихока» (ведущий — лейтенант Хорьков).
В 14 часов 56 минут самолеты обнаружили два корабля в квадрате № 1576. Один без хода, а второй на малом ходу. Барражируя над кораблями, летчики наблюдали, как один из кораблей затонул в 15 часов 30 минут. За время барража над кораблями встреч с самолетами противника не было. В 16 часов 20 минут, окончив прикрытие, самолеты ушли на аэродром. Внизу наблюдали один корабль.
В 14 часов 35 минут с аэродрома вылетел самолет Пе-2, имевший задачу в качестве истребителя прикрывать корабли. На аэродром самолет вернулся в 16 часов 03 минуты.
В 15 часов 12 минут самолеты видели лидер «Харьков» и эсминец. В 15 часов 30 минут летчики наблюдали гибель лидера «Харьков». Во время гибели лидера и спасения с него людей над местом гибели «Харькова» ходили восемь Як-1, два А-20-Ж и два МБР-2. На месте гибели «Харькова» образовалось большое масляное пятно.
В 15 часов 23 минуты с аэродрома на прикрытие кораблей взлетели два А-20-Ж (ведущий — капитан Протас, штурман — старший лейтенант Ткаченко). В 15 часов 58 минут с самолетов видели эсминец, подбирающий плавающих людей. В 16 часов 45 минут эсминец перешел в другую точку, где продолжил подъем людей. В это время над кораблем ходили два МБР-2. Через 15 минут подошли еще два МБР-2 и появились два наших истребителя, которые в начале были обстреляны с корабельной зенитной установки.
В 15 часов 55 минут самолеты наблюдали выход из Цемесской бухты к месту гибели «Харькова» восьми торпедных катеров и трех сторожевых катеров.
В 15 часов 25 минут с аэродрома взлетели два Пе-2 (ведущий — капитан Гнедой, штурман — капитан Малый). В 15 часов 45 минут самолеты обнаружили эсминец, подбиравший людей, над которым ходили два Як-1, три МБР-2 и два Б-3. В 16.00 к эсминцу подошли две «аэрокобры» и два «киттихока». Вокруг эсминца с самолетов наблюдали большое маслянистое пятно и четыре шлюпки.
В 15 часов 45 минут взлетели две «аэрокобры» (ведущий — гвардии старший лейтенант Наржимский), два «киттихока» (ведущий — лейтенант Черкашин) с задачей прикрытия кораблей. В 16 часов 15 минут на высоте 2000 метров в квадрате № 1578 встретили один корабль без хода. Затем корабль начал циркулировать на малом ходу.
В 18 часов 15 минут над кораблем на высоте 3000 метров появились 25 Ю-87. Строй самолетов противника напоминал разрозненные группы по 3–4 самолета в пеленге. Самолеты противника с ходу начали пикировать на прикрываемый объект. Высота вывода у некоторых самолетов была от 400 метров, атаковали с правого борта. Темп удара был скоротечным. «Аэрокобры» в момент пикирования атаковали Ю-87 сзади сверху в хвост. Гвардии старший лейтенант Наржимский на пикировании сбил два Ю-87 и один на выводе на бреющем полете. Младший лейтенант Шутов сбил один Ю-87 на пикировании и один на выводе на бреющем полете.
В 18 часов 18 минут самолеты противника ушли от корабля в сторону берега. Летчики самолетов «аэрокобра» наблюдали разрывы бомб не ближе 50 метров от корабля. Прямых попаданий летчики не видели. На отходе с наших самолетов наблюдали три торпедных катера, идущих скоростью 30 узлов в квадрат № 1579, и семь торпедных катеров, идущих в квадрат № 1582. Самолеты «киттихок» в отражении атаки Ю-87 участия не принимали, т. к. ходили без подвесных бачков и из-за недостатка горючего вернулись на аэродром в 17 часов 20 минут. Самолеты «аэрокобра» прикрывали корабль до полного расхода горючего, оставив его только на обратный маршрут. В 18 часов 47 минут самолеты приземлились. При уходе корабль оставался на плаву. На самом деле эсминец «Способный» во время этой атаки получил сразу три попадания 250-кг бомб и уже в 18 часов 30 минут затонул.
В 16 часов 30 минут взлетели два самолета Пе-2 (ведущий — старший лейтенант Боровиков, штурман — младший лейтенант Боевский) для прикрытия эсминца. В 17 часов 30 минут встретили эсминец, над которым находились два Б-3, два МБР-2 и две «аэрокобры». В 17 часов 38 минут девять Ю-87 со стороны солнца с пикирования атаковали маневрирующий эсминец. Прямых попаданий не наблюдали. Старший лейтенант Боровиков произвел три атаки по Ю-87 снизу в лоб с дистанции 500 метров — безрезультатно. Ведомый прикрывал ведущего. После атаки самолеты противника ушли со снижением бреющим полетом курсом на Феодосию. При отходе от эсминца штурман младший лейтенант Боевский наблюдал в 50-100 метрах от корабля клубы черного дыма. В 18 часов 28 минут самолеты приземлились.