Корабли, оказывая эффективную поддержку частям Красной Армии, наносили противнику большие потери в технике и живой силе. И тогда немцы бросили на корабли и Кронштадт авиацию, причем основными объектами атак являлись корабли, и особенно линейные.
Основные силы авиации флота действовали под Ленинградом, нанося удары по наступающим войскам противника. На аэродроме Бычье поле в Кронштадте дежурили всего 5–6 истребителей. Ввиду нехватки истребителей, которые противник мог связать боем, основная тяжесть отражения налетов легла на зенитную артиллерию.
Диспозиция зенитных батарей 1-го зенитного полка в Кронштадте не обеспечивала одинаковой плотности огня со всех направлений. Наиболее надежно база прикрывалась с северо-запада, а с юго-востока — с тыла, наоборот, слабо. Не обеспечивались непосредственным прикрытием огнем места стоянок кораблей в гаванях и на рейдах, особенно Восточном, где сосредоточились почти все крупные боеспособные корабли.
Первый воздушный налет был совершен 19 сентября, в нем участвовало 15 «хейнкелей». В этот день корабли вели огонь по скоплениям противника в районах Белоострова, пос. Володарского и т. д. Воздушная тревога была объявлена в 16.12. Бомбы упали в Средней гавани, в районе Морского завода, госпиталя, нанеся незначительные повреждения. В отражении налета участвовали зенитные орудия 1-го полка, фортов и кораблей. Впервые после Таллинского перехода открыла огонь по самолетам противника зенитная артиллерия крейсера «Киров». Стоявший на Петергофском рейде линкор «Октябрьская Революция» успешно отразил атаки авиации противника. Истребители в отражении налета не принимали участия.
Небольшая группа самолетов нанесла удар по гавани Ораниенбаума, где стоял крейсер «Аврора». Орудия главного калибра корабля еще в июле были отправлены на позиции у Дудергофа. Но на нем оставались зенитные орудия, встретившие огнем немецкие бомбардировщики.
Но этот налет был разведочным, его целью было определить места стоянки кораблей и расположение зенитных батарей ПВО базы.
Крейсер «Аврора» в гавани Ораниенбурга.
21 сентября были совершены три дневных и один ночной налет с 11.20 до 21.44. Всего в налетах участвовало от 175 до 190 самолетов. Десятки бомбардировщиков волна за волной совершали налеты на гавани и рейды. Если в Таллине корабли могли маневрировать на рейде, уклоняясь от атак авиации, то в Кронштадте они стояли в гавани с холодными машинами или находились на рейдах, стоя на якоре. На этот раз в налете участвовали бомбардировщики Ju-88 и пикировщики Ju-87, которые сопровождали истребители Me-109. При входе в зону огня зениток они разделялись на группы. Над целью группы выстраивались в так называемую карусель, из которой по одному или парами пикировали на цель.
С 11.20 до 11.30 25 самолетов атаковали корабли на Восточном рейде. На линкор «Октябрьская Революция» они сбросили около 100 бомб. Три из них попали в носовую часть корабля, пробили верхнюю палубу и разорвались, разрушив шпилевое отделение и другие помещения. Для уклонения от последующих атак линкор дал ход. Поскольку шпили были разрушены, выбрать якоря не было возможности, и корабль шел на Малый рейд, волоча якоря по дну.
Линкор «Марат» подвергся пяти ударам с воздуха, в каждом из которых участвовало 20–40 бомбардировщиков. Все воздушные атаки «Марат» успешно отразил, и ни одна из многочисленных бомб, сброшенных на него, никакого ущерба не принесла.
Эсминец «Стерегущий» находился на Петергофском рейде и вел огонь по береговым позициям противника. В 11.05 с эсминца обнаружили вражеские самолеты, шедшие к Кронштадту. На корабле сыграли боевую тревогу и дали ход. Группа бомбардировщиков из 12–16 «юнкерсов» атаковала эсминец. Самолеты пикировали на корабль группами по 3–4 машины и за 7–8 минут сбросили не менее 60 бомб весом от 50 до 250 кг. «Стерегущий» получил три прямых попадания, кроме того, эсминец поразило большое количество осколков и пуль, что привело к большим потерям в личном составе. Самые тяжелые последствия вызвал взрыв в 1-м машинном отделении. Механизмы сорвало с фундаментов, возник пожар, но огонь был залит хлынувшей через пробоины водой. Образовался сильный крен на правый борт. Несмотря на быстрое падение давления пара, эсминец сумел на одной турбине дойти до отмели. Объем разрушений не оставлял надежды на спасение корабля. Через четверть часа после начала налета эсминец повалился на правый борт и затонул на глубине 5,5 м (в 1944 году эсминец был поднят и после ремонта введен в строй).
Бомбы упали вблизи «Кирова», зенитчиками крейсера был сбит Ju-87. Эсминец «Гордый» получил осколочные повреждения от близких разрывов бомб. Эсминец «Славный» на Большом рейде получил повреждения от близко разорвавшихся бомб, от сотрясения вышли из строя два котла. Бомба попала в эсминец «Грозящий», стоявший в доке «Трех эсминцев». От близких разрывов бомб на минном заградителе «Марти» вышли из строя три орудия. Во время ночного налета была повреждена канонерская лодка «Пионер».
Были потоплены транспорты «С.А. Леваневский», «Барта» и «Мария». Несколько малых кораблей и судов, маневрируя, пытаясь уклоняться от бомб в гаванях, столкнулись и получили повреждения. На берегу был уничтожен завод приборов, повреждения получил Морской завод. В Кронштадте было разрушено несколько жилых домов, выведены из строя городская водопроводная и электрическая станции. Погибли 18 жителей города.