Нельзя сказать, что советская авиация сыграла в отражении штурмов решающую роль, но то, что ее действия имели большое значение, бесспорно. Достаточно сказать, что только сухопутная авиагруппа СОРа произвела за два последних месяца года 3291 самолето-вылет (таблица № 2.3; с учетом других подразделений и ВВС с Кавказа в район Севастополя совершено до 3,5 тысячи вылетов). Потери при этом составили 52 боевых самолета (35 в ноябре и 17 в декабре; 5 ДБ-3, 8 Ил-2, 19 новых и 18 старых истребителей, по одному МБР и ГСТ). Из причин потерь на первом месте стояли воздушные бои (20, все в течение ноября), далее шли небоевые причины (15 машин), зенитная артиллерия (8) и неизвестные причины (7). Одна машина погибла при артиллерийском обстреле аэродрома и одна перелетела к противнику. В целом же потери составили всего 1,5% от числа вылетов, что говорит о том, что их уровень оставался незначительным, причем имел явную тенденцию к снижению.
Несмотря на свою малочисленность, авиагруппа СОРа постоянно повышала эффективность наносимых ударов по войскам противника, особенно с того момента, как в конце ноября перешла к непосредственной поддержке войск на переднем крае. Если в первом штурме главную роль в огневом поражении войск противника сыграла береговая и полевая артиллерия, то во втором наземная артиллерия, орудия кораблей и авиация сыграли примерно равные роли.
Не менее важным был успех, достигнутый при решении второй задачи — прикрытии порта, где в декабре от налетов авиации противника не пострадал ни один корабль. В то же время доставленные кораблями и судами подкрепления сыграли решающую роль в удержании Севастополя. Без надежного воздушного зонтика не было бы возможным и оказание артиллерийской поддержки кораблями.
Конечно, имелись и недостатки. Так, трудно признать удовлетворительной боевую работу авиации, базировавшейся на кавказских аэродромах, которая, несмотря на гораздо более выгодные по сравнению с авиагруппой СОРа условия, мало что могла сделать для обороны главной базы. Могло быть несколько лучшим и тактическое использование ударных самолетов. Так, в ходе второго штурма они практически не задействовались для подавления тяжелых артиллерийских батарей противника, огонь которых причинил нам так много вреда. Кардинального улучшения требовала и организация ПВО СОРа. Удовлетворительно штаб ПВО научился решать только одну задачу — прикрывать аэродром Херсонесский маяк, а также корабли и суда в бухте. Прикрытие же резервов, полевых и береговых батарей в глубине обороны практически не осуществлялось. В результате в течение дня истребители могли сделать до 50 вылетов на прикрытие порта и никого не встретить, в то время как в каких-то 5—6 км звенья немецких бомбардировщиков буквально утюжили наши артиллерийские позиции. Для того чтобы осуществлять перехват таких целей, штабу ПВО следовало распространить сеть постов наведения истребителей на всю территорию СОРа, но этого сделано не было. В результате защита сухопутных войск от налетов ложилась на зенитную артиллерию, до половины которой использовалось в качестве полевой, неся при этом ощутимые потери. Наконец, малоэффективной с точки зрения достигнутых результатов оставалась воздушная разведка. Ей не удалось вскрыть ни подготовку штурма, ни массирование войск на направлении главного удара, ни наличие и размещение резервов противника в ходе штурма. Все это заставляло генерала Петрова держать значительные силы на неатакованных участках, что могло привести к падению Севастополя в то время, как его гарнизон все еще насчитывал около 50 тысяч боеспособных бойцов. Впрочем, в значительной степени слабость разведки объяснялась новизной этого дела — до войны авиация ВМФ не имела разведывательных подразделений скоростных колесных самолетов. Отсутствовала и какая-либо подготовка к разведке сухопутных объектов, не имелось фотоаппаратов.