В 06.00 4 декабря еще темное крымское небо озарилось сотнями ярких вспышек и сотряслось грохотом разрывов. В течение 50 минут немецкие и румынские гаубицы вели огонь по Эльтигенскому плацдарму. В 06.50, когда вся его площадь покрылась дымом от разрывов, в небе появилась He-111, которые сбросили на позиции 318-й горнострелковой дивизии, 335-го гвардейского стрелкового полка и 386-го отдельного батальона морской пехоты фугасные и осколочные бомбы. Затем до обеда «Хейнкели» He-111 из I. и III./KG55 группами от 15 до 30 самолетов совершили еще два налета на плацдарм.
Активно действовали и румынские штурмовики, летавшие теперь из Багерово. Девятки Ju-87D-3, которые возглавляли сублокотенант Думитру Пасаре, сублокотенант Мирча Бадулеску и снова Пасаре, трижды наносили удары по Эльтигену, поддерживая наступление подразделений румынских 3-й горнострелковой и 6-й кавалерийской дивизий. Во всех вылетах «Штуки» прикрывали шесть или восемь «Мессершмиттов» из II./JG52 и 15.(Kroat)/JG52, которые срывали все попытки советских истребителей атаковать пикировщики. Однако зенитным огнем был поврежден самолет с бортовым номером 22а. Он вернулся в Багерово, но был выведен из строя на несколько дней.
Всего в течение первой половины 4 декабря немецкие и румынские самолеты сбросили на Эльтиген 118,6 тонны бомб. Затем «Хейнкели» переключились на Керченский плацдарм, где советские войска пытались предпринять очередное наступление.
Тем временем ударные группы 6-й румынской кавалерийской дивизии при поддержке 20 немецких штурмовых орудий StuG.IIIF начали наступление на Эльтиген с юга. Они смогли прорвать фронт 335-го гвардейского стрелкового полка и продвинулись вдоль берега на один километр на север.
Понятно, что основные усилия авиации 4-й ВА в тот день были направлены на сдерживание вражеского наступления на Эльтиген. Штурмовики, а также 14 «Бостонов» из 132-й БАД, которых впервые с начала десантной операции использовали днем, суммарно сбросили на вражеские позиции 63,8 тонны бомб. Вдобавок к бомбовой нагрузке «черные смерти» израсходовали около 550 реактивных снарядов PC-82 и РС-132, 23 тысячи 23-мм снарядов для пушек ВЯ и 65 тысяч патронов калибра 7,62 мм к пулеметам ШКАС.
230-я ШАД выполнила рекордное количество вылетов с начала операции – 256. Штурмовики сделали 154 самолетовылета, в том числе 7-й гв. ШАП – 44, 210-й ШАП – 38, 43-й ШАП – 43 и 765-й ШАП – 29. Еще 102 самолето-вылета пришлось на ЛаГГ-3 истребительного эскорта, из них 64 – на 979-й ИАП и 38 – на 863-й ИАП. В районе Эльтигена штурмовики бомбили и обстреливали позиции немецких войск у поселка Коммуна Инициатива, находившегося южнее плацдарма, а также в районе заброшенного медного рудника, приблизительно в 3 км северо-западнее плацдарма.
Также с утра и до полудня штурмовики 230-й ШАД совершили 38 самолето-вылетов для поддержки наступления частей 11-го стрелкового корпуса. Они наносили удары по вражеским батареям и бронетехнике в Булганаке и по высотам на окраинах Керчи.
В течение 4 декабря 230-я ШАД лишилась 13 самолетов. Три Ил-2 были сбиты зенитным огнем, один пропал без вести, один потерпел катастрофу. Еще семь штурмовиков и один ЛаГГ-3 были подбиты истребителями и зенитками, но дотянули до Таманского полуострова и совершили аварийные посадки.
На 214-ю ШАД пришлось 120 самолето-вылетов, которые поровну разделились между штурмовиками и истребительным эскортом. На сей раз все Ил-2, включая 622-й ШАП, действовали исключительно по прямому назначению – бомбили и обстреливали вражеские войска, наступающие на Эльтигенский плацдарм.
Дивизия потеряла 4 «черные смерти», две из которых были сбиты зенитками и упали на немецкой территории, одна была подбита истребителем и потерпела аварию при посадке на своем аэродроме, еще одна была повреждена зенитным огнем и совершила вынужденную посадку на Таманском полуострове.
Чувствительную потерю понесла и 132-я БАД. Во время налета на позиции вражеской пехоты и артиллерии в районе поселка Коммуна Инициатива зенитным огнем были сбиты сразу два «Бостона» из 277-го БАП. Один принадлежал командиру полка подполковнику Сергею Кужелеву, а второй – заместителю командира эскадрильи лейтенанту Василию Кононову. Бомбардировщики упали в Керченский пролив, и все летчики погибли. При этом в экипаж Кужелева входил и штурман полка 277-го БАП майор Зельман Уринцев.
Результативный боевой день провел 66-й ИАП, который рано утром получил задачу уничтожать вражеские бомбардировщики над Эльтигеном. Правда, когда в 08.17 первая четверка Р-39 во главе со старшим лейтенантом Павлом Камозиным достигла плацдарма, никаких «бомберов» летчики не увидели. Зато перед ними раскинулась панорама боя большой группы ЛаГГ-3 с шестью Ме-109. Воспользовавшись тем, что немцы, увлекшись боем, не заметили приближающиеся с востока «Аэрокобры», Камозин незаметно пристроился в хвост одному из мессеров, атаковавшему в тот момент «Лавочкина», и открыл огонь. По утверждению летчика, Ме-109 отвесно упал море северо-восточнее Эльтигена.