На рассвете вновь появились бомбардировщики люфтваффе. «Немецкие летчики бомбили с пикирования, — вспоминал Батов, — стараясь уничтожить на Перекопском валу наши дзоты и дота. Под ударами с воздуха — все позиции орудий и минометов. Куда ни взглянешь, везде стоит непроницаемая стена густой пыли от взрывов». Вслед за этим на Перекопе разгорелись еще более кровопролитные бои, так как Манштейн усилил наступавшие соединения резервными частями. На сравнительно узком участке он бросил в атаку до четырех полков при поддержке 50 танков. Советская контратака с участием 14 легких танков Т-37 и Т-38 разведывательного батальона не увенчалась успехом — все эти машины вскоре были подбиты огнем с воздуха. Группы немецких самолетов стремились рассеять атакующие советские подразделения еще до их соприкосновения с противником. И все равно немцы не добились серьезных успехов. Лишь в полдень следующего дня, когда изрядно поредевшие полки 156-й дивизии уже испытывали острый недостаток боеприпасов, немцам удалось прорвать оборону Турецкого вала, после чего они вышли к северной окраине Армянска. Двое суток 156-я дивизия сражалась фактически в одиночестве. Резервы ей выделили только 25 сентября, и неожиданно оказалось, что их дневной марш затруднен, так как дороги, ведущие к Перекопу, находились под контролем вражеской авиации. Лишь к утру 27 сентября к перешейку прибыла 42-я кавалерийская дивизия, но к этому времени немцы уже захватили Армянск. В течение последующих двух суток Армянск четыре раза переходил из рук в руки. В этих боях приняли участие также советские 172-я и 271-я стрелковые дивизии, изрядно потрепанные вражеской авиацией уже на марше. Для поддержки пехоты выделили два десятка танков, из которых половину составляли Т-34, а остальные — Т-37 и Т-38. Последние вскоре были все потеряны. Вечером 28 сентября командарм Кузнецов неожиданно отдал приказ об отходе на плохо оборудованные ишуньские позиции, и это несмотря на то что немцам пришлось часть сил направить для отражения советского наступления Южного фронта.
Советская авиация 24 сентября не смогла оказать существенной помощи своим войскам на перешейке из-за значительного численного превосходства противника в воздухе. Наиболее активно действовала в этот день Фрайдорфская группа, однако в ее составе имелось к утру всего 19 исправных истребителей и 8 легких штурмовиков И- 15бис. Хотя многие пилоты выполнили по 3–4 боевых вылета, ситуацию на земле они не изменили, а также не смогли воспрепятствовать вражеским налетам. В качестве успеха можно привести лишь воздушный бой, проведенный группой прикрытия бипланов И-15бис. Семь Bf 109, покинув свои бомбардировщики, набросились на четверку истребителей во главе с летчиком Филатовым и неожиданно попали в «клещи». Сверху на них напала пара Любимова, а снизу атаковала четверка Михаила Авдеева. Уйти удалось только двум Bf 109. Пять «мессеров» были уничтожены — некоторые сразу, а других добили у земли штурмовики И-15бис.
25 сентября над перешейком появились бомбардировщики Пе-2 из 40-го БАП Черноморского флота. Летали они тройками и пятерками, бомбили цели в районе совхоза «Червонный чабан», а прикрытие в воздухе им обеспечивали истребители Фрайдорфской группы. Впрочем, прикрытие это было скорее условным, так как немцы стали поднимать в воздух одновременно по 2–3 эскадрильи «мессершмиттов», и экипажам «пешек» пришлось больше полагаться на скорость своих машин. М.В. Авдеев из 32-го ИАП вспоминал, как ему парой пришлось отвлекать от бомбардировщиков около 40 немецких истребителей. Оба «яка» вернулись на базу как решето — в самолете Авдеева насчитали 32 пробоины. За день 5-я эскадрилья Авдеева потеряла два истребителя, но их пилоты остались живы. На попутном грузовике добрался до своего аэродрома летчик Щегликов с сильно обожженными руками. Уже на горящем самолете он сумел изловчиться и сбил напавший на него Bf 109, и лишь затем покинул кабину самолета. Вечером заявился в столовую авиаполка, как раз на собственные поминки, лейтенант Филатов с парашютом в руках.
В отличие от «пешек» гораздо меньше шансов уцелеть в бою имели бомбардировщики СБ из состава авиагруппы Краснодарских курсов. Четыре таких самолета, наносивших бомбовый удар по позициям немецкой артиллерии, были сбиты прямо на глазах генерала Батова. Истребителей их сопровождения немцы связали боем.
С наступлением темноты активизировалась советская ночная авиация. Ночью немецкие аэродромы, а также войска на Перекопе бомбили 24 МБР-2 и 7 ДБ-3. Из числа гидросамолетов один был сбит зенитным огнем.