Все советские источники сходятся на том, что с 3 по 6 июня наземные соединения СОРа в результате вражеских налетов понесли весьма незначительные потери. Не наблюдалось и падения морального духа защитников, хотя за период 24 мая — 6 июня немецкие самолеты сбросили над районом 638 тысяч листовок. Севастопольцы искренне верили, что если им удалось отстоять свой город в тяжелейшие месяцы 41–го, то теперь, в 1942-м, враг сломает зубы при попытке штурма «черноморской твердыни». В то же верили и летчики 3-й авиагруппы, хотя счет по воздушным победам продолжал складываться не в их пользу. Днем с Кавказа на Херсонесский маяк должны были перелететь девять ЛаГГ-3 и два Як-1 из состава последней эскадрильи 9-го иап ВВС ЧФ. Для прикрытия перелета с аэродрома взлетело несколько «яков» 6-го гиап. Все это привело к крупному воздушному бою с «мессершмиттами» из группы II/JG77 и прибывшими им на помощь коллегами из III/JG3. Советские истребители, у которых после длительного перелета почти не осталось бензина, не смогли оказать достойного противодействия. Один за другим к земле потянулись три «лавочкина» и один «як». Это сопровождалось серьезными потерями в летном составе. Лейтенант Сохунов попытался выпрыгнуть с парашютом, но тот не раскрылся, а лейтенант Федоренко погиб в воздухе. Мл. лейтенант Лощинский совершил удачный прыжок, но все равно вышел из строя, поскольку получил серьезные ожоги. В строю остался только лейтенант Грибин, который сел в море и был спасен катером. Ст. лейтенант Авдеев, капитан Просвирин и экипаж лидера Пе-2 доложили о трех сбитых «мессершмиттах», но немцы не признают ни одного, хотя и не скрывают, что потеряли две машины из II и III/JG77 в летных происшествиях. Удивление от результатов боя проходит, если посмотреть, кто из немецких пилотов претендует на воздушные победы. Это обер-лейтенант Хакль (Hackl; 52-я победа), обер-лейтенант Фрейтаг (Freytag; 50-я), фельдфебель Шульте (Schulte; 26-я), унтер-офицер Эберт (Ebert; 14-я) и обер-лейтенант Мертенс из III/JG3 (Mertens; 31–я). Ни один из противостоявших им советских летчиков, даже асы из эскадрильи Авдеева на тот момент не имели более восьми побед. Но это не значит, что в тот день немцы не понесли потерь от действий советских истребителей. В последующих вылетах пилоты Хряев и Головко сбили «юнкерс», командир перелетевшей 3-й эскадрильи 9-го иап капитан Нихамин — другой, а летчики Безеров и Буряков — корректировщик Hs-126. Противная сторона признает потерю двух Ju-88 4/KG51 и I/KG 76 с полными экипажами, но считает первый пропавшим без вести, а второй — сбитый огнем зениток. Поскольку последние претендуют только на сбитый Ju-87 (не подтверждено), можно считать, что Нихамин, Хряев и Головко неплохо поквитались за погибших товарищей.
4 июня обработка переднего края советской обороны продолжилась — на этот раз перед фронтом наступления 6-го румынского горного корпуса. И снова, как в предыдущие дни, основные потери СОР понес не на земле, а в воздухе. Утром при попытке разведать сосредоточение немецких войск пара Алексеев — Данилко подверглась нападению численно превосходивших «мессершмиттов». Оба «яка» были повреждены, а сбитый Алексеевым самолет противника впоследствии не подтвердился.
Днем боевые действия перекинулись на район порта и города. Немецкие бомбардировщики в этот день были особенно активны. Согласно журналу боевых действий группы III/LG1, 4 июня ее самолеты совершили шесть групповых вылетов, в то время как в предыдущий день всего три. Поскольку накануне 3-я ОАГ снова получила пополнение и ее летчики были полны решимости защитить Севастополь, в воздухе вновь закипели воздушные бои. Мл. лейтенант Казаров из 247-го иап сбил один «юнкерс», лейтенант Яновский — другой. Такого же успеха добилась пара Катров — Данилко. О сбитых «мессершмиттах» доложили Хряев и пара Петухов — Яновский. Отличились и зенитчики, которые доложили о восьми сбитых Ju-88 и Ju-87. Немцы признают потерю лишь одного «юнкерса» из III/KG76, который, по их данным, пропал без вести. В вечерних боях советская сторона потеряла сбитым «як» 247-го иап лейтенанта Модиенко (пилот погиб), три «яка» и два «лага» подбитыми, кроме того, артиллерийский огонь уничтожил один Пе-2 и повредил два МБР. Силы обороняющихся продолжали таять.
5 июня удар наносился перед позициями 54-го корпуса, которому в предстоящем наступлении предстояло сыграть главную роль. Другие группы бомбардировщиков вновь атаковали Севастополь. В официальной советской послевоенной «Хронике Великой Отечественной войны Советского Союза на Черноморском театре» указывалось, что «в городе продолжались пожары, жизнь в нем была парализована, разбиты все электро-водо-магистрали, баня и хлебопекарня». В немецких сводках большинство гражданских объектов фигурировало как «казармы», «склады» и «мастерские», в то время как реальные казармы, склады и мастерские уже давно были перенесены в подземные сооружения.