В связи с нехваткой боезапаса зенитные батареи не вели заградительного огня, а только прицельный. Не высылались для прикрытия кораблей и истребители. Тем не менее хорошо поставленная дымзавеса давала возможность длительное время избежать попаданий, несмотря на то что налеты повторялись через каждые 10—15 минут. Поскольку сами корабли зенитного огня не вели, немецким летчикам не удавалось прицелиться, и ближайшие сброшенные ими бомбы падали в 100 — 120 м. Неизвестно, сколько это могло бы продолжаться, но в 08.45 постановку дымовой завесы прекратили. На военно-исторической конференции, посвященной 20-летию начала обороны Севастополя, начальник штаба Севастопольского базового района ПВО И. К. Семенов так вспоминал обстоятельства этого боя: «Однажды товарищ Октябрьский говорит мне: «Семенов, у вас дым идет в сторону немцев, и под ним скрываются немцы». Второй раз звонит. Я спрашиваю, что делать, он ничего не сказал. В третий раз говорит, что противник накапливает силы и может ринуться в наступление, и приказывает прекратить дымить. До 20—25 немецких самолетов бомбили транспорт, семь мы сбили, одиннадцать летчиков, спустившихся на парашютах, мы взяли в плен».
После прекращения задымления экипаж транспорта за короткое время отбил 12 воздушных атак. В 09.15 была потоплена баржа, стоявшая у правого борта судна, а в 09.20 серия бомб, по-видимому, сброшенная с Не-111, пилотировавшегося лейтенантом Кляйном (Klein) из I/KG100, попала в «Абхазию». На корме разбились бочки с хлорсульфоновой кислотой, применявшейся для дымовых завес, и загорелись бочки с авиабензином. Вследствие разрушения бочек с кислотой судно затянуло густым дымом. Это мешало работе аварийной партии, и люди были вынуждены работать в противогазах. Затем последовал налет «юнкерсов». В 09.35, получив несколько прямых попаданий авиабомб, «Абхазия» начала крениться на правый борт. Через десять минут крен достиг 60. Машинное отделение, грузовые трюмы заполнились водой. Личный состав во главе с капитаном покинул транспорт и укрылся на берегу в штольне. 11 июня 1942 года «Абхазия» окончательно затонула у причала с креном 80. К моменту гибели на судне все еще оставалось 168 тонн сухопутного и 96 авиабоезапаса, 96 тонн продовольствия. В последующие дни обороны часть этого груза была снята, в том числе и добровольцами-ныряльщиками, из затопленных помещений.
Несколько дольше продержался эсминец. После прекращения постановки дымзавесы он перешел в Корабельную бухту и ошвартовался левым бортом у стенки артиллерийских мастерских. Во время налета Ju-87, ставшего роковым для «Абхазии», бомбы упали в 8—15 м от корабля. От осколков на «Свободном» появились первые людские потери. Примерно в 10.30 сразу несколько бомб взорвались на расстоянии 5—7 м от кормы. В обшивке образовалось множество пробоин и вмятин, загорелись дымовые шашки. Впоследствии вблизи правого борта произошло еще несколько взрывов, число осколочных повреждений продолжало расти. Все это время корабль вел ожесточенный огонь главным калибром, выпустив по заявкам штаба артиллерии Приморской армии около 400 130-мм снарядов. В 13.15 на «Свободный» набросились сразу 27 Ju-87: 15 зашли с носа, 12 — с кормы. Зенитчики открыли яростный ответный огонь, но он не смог сорвать столь массированного нападения: корабль получил девять прямых попаданий бомбами весом по 250 кг. Одна угодила в щит 2-го 130-мм орудия, две — в ходовой мостик, одна — в район первой трубы, одна — во 2-е машинное отделение, две — в кормовой мостик и две — в кормовую часть корпуса. Корабль был полностью разрушен. Загорелся мазут, а вскоре начали рваться поднесенные к зенитным орудиям снаряды… Погибли 67 членов экипажа, многие, в том числе и командир капитан 3-го ранга П. И. Шевченко, были ранены. Вскоре после эвакуации личного состава от пожара взорвались торпеды в первом аппарате, а затем прогремели еще два взрыва — сдетонировал боезапас в кормовых погребах. «Свободный» лег на грунт с креном 50 на правый борт. Носовая надстройка осталась над водой и горела в течение трех суток. Немцы признают потерю в течение этого дня лишь одного Ju-88 из I/KG76, причем его экипаж был спасен. Потопление обоих крупных кораблей каравана ясно продемонстрировало, что отныне любая крупная единица, оказавшаяся в гавани Севастополя в светлое время суток, будет уничтожена — слишком уж большим потенциалом обладали нападающие, и слишком уж сильно была потрепана ПВО обороняющихся.
11 июня стало еще одним очень жарким севастопольским днем. На Северной стороне 54-й армейский корпус приостановил свое наступление, производя перегруппировки и подтягивая резервы, — слишком уж дорогой ценой ему обошлось незначительное вклинение в советские позиции. Спокойно осуществить это ему не удалось — утром начались контратаки подразделений 7-й бригады и 25-й дивизии. Не ожидавшие его немецкие войска на некоторых участках дрогнули. Командир 7-й бригады Е. И. Жидилов вспоминал: