Позже флотилия обстреляла белые части, наступавшие на Дубовку. Два аэроплана бомбили флотилию и добились попадания в «Бдительный», в результате чего был разбит его левый борт и получена подводная пробоина. Шесть человек на канонерке убито и 14 ранено. В конце дня 2 сентября Дубовку заняли десантники Кожанова.
В ночь на 4 сентября два гидросамолета флотилии совершили налет на Царицын, сбросив 2 пуда бомб. Утром гидросамолеты повторили налет, сбросив 16 бомб и пуд прокламаций. 4 сентября на фронт пришли «Волгарь-доброволец» и сторожевое судно № 106, а сторожевое судно № 105 ушло в ремонт.
Командарм 10-й армии Л. Л. Клюев приказан 28-й стрелковой дивизии при содействии Северной части Волжско-Каспийской флотилии начать наступление на Царицын и к вечеру 5 сентября занять город. Большая роль в этой операции отводилась десантному отряду флотилии под командованием Кожанова. Этот отряд моряков численностью в 1900 человек имел в своем составе кавалеристов (180 сабель), артиллерийский дивизион (6 орудий) на пароходе «Кашгар» и санчасть на пароходе «Матвей».
5 сентября отряд Кожанова захватил Орудийный и Французский заводы севернее Царицына, а также 4 английских орудия, взяв 750 человек пленных. Флотилия поддерживала кожановцев интенсивным артиллерийским огнем. Два белых самолета атаковали суда красных, в результате чего «Урицкий» и «Троцкий» получили повреждения и понесли потери в личном составе — один человек был убит и 8 ранено. В свою очередь, два красных гидросамолета бомбили Царицын, сбросив на город 8 бомб.
Вечером того же дня в контратаку пошел 1-й Черкесский конный полк белых под командованием К. К. Улагая. Части кожановцев удалось бежать, сбросив орудия в реку, остальные же были перебиты.
Пока канонерки обстреливали позиции противника, тралы флотилии вытралили у поселка Рынок две мины типа «Рыбка», поставленные белыми. 6 сентября у Угольной вытралили еше 7 мин, а у Рынка обнаружили большое минное заграждение.
6 сентября в бой вступила и флотилия белых. В эту флотилию входило несколько вооруженных колесных буксиров и дивизион (8 единиц) катеров-истребителей, переброшенных по железной дороге из Севастополя. Данные этих катеров были одинаковы данным катеров-истребителей, доставленных красными в Царицын в 1918 г. Артиллерийским огнем красных канонерок был разбит белый бронепоезд.
7 сентября красная флотилия стояла у Рынка и вела обстрел Царицына. Утром четыре самолета белых сбросили на суда 18 бомб. Канонерка «Лейтенант Шмидт» получила пробоину, один человек убит, один ранен. «Ньюпор» красных пытался отогнать аэропланы противника.
Поврежденные канонерки «Лейтенант Шмидт» и «Бдительный» ушли вверх по Волге на ремонт, больше они в боевых действиях не участвовали и впоследствии переданы водному транспорту.
8 ночь на 8 сентября канонерка «Коммунист», сторожевое судно «Борец за Свободу», канонерки ГВИУ № 307, № 308 и № 309 пошли вниз по течению. У Французского завода их обстреляла белая батарея. Три снаряда попали в «Борец за Свободу», тяжелые повреждения получила канонерка № 308, которая приткнулась к берегу. «Борцу за Свободу» удалось взять канонерку № 308 на буксир, стащить с мели и увести в Дубовку.
Днем 8 сентября в ходе упорной артиллерийской дуэли судов флотилии с двумя белыми бронепоездами и батареей 107-мм пушек обр. 1910 г., расположенной на территории Французского завода, получили тяжелые повреждения канонерки «Урицкий», «Беспощадный», «Волгарь-доброволец» и № 307. Поданным красных, оба белых бронепоезда были разбиты. Отряд кожановиев занял Орудийный завод.
На следующий день, 9 сентября, в 5 ч. 30 мин. утра корабли флотилии вновь открыли огонь по противнику. К 6 часам утра белые начали наступление на стыке 28-й и 38-й стрелковых дивизий. Наступление поддерживали три танка и броневики. По официальным данным, 28-я дивизия отошла в порядке, но тут же указывается, что 28-я дивизия потеряла 10 тыс. человек и 8 орудий, то есть весь личный состав. Те же, кто уцелел, бежали в Дубовку. Остатки кожановцев у Рынка и села Пичуги были посажены на суда и доставлены в Дубовку.
10 сентября пришел из ремонта «Авангард Революции», а «Урицкий» пошел ремонтироваться.
11 сентября «Волгарь-доброволец», «Беспощадный», «Буйный», «Буревестник», «Шмидт», «Стенька Разин», «Борьба за Свободу», «Борьба за Коммуну», канонерки ГВИУ № 307 и № 309, истребители «Дерзкий» и «Смелый» пошли к Царицыну и обстреляли вокзал, водокачку, позиции пехоты у Мечетки и Французского завода и благополучно возвратились обратно.
12 сентября гидросамолеты Волжско-Каспийской флотилии совершили ночной налет, сбросили 3 пуда бомб на позиции белых и произвели обстрел их войск. После захода луны «Авангард Революции» и «Борьба за Коммуну» двинулись к Царицыну, чтобы обстрелять Орудийный завод. Им ответила тяжелая батарея белых, а затем подошел и тяжелый бронепоезд с морскими пушками. Канонерки красных сразу же начали отход, тяжелых повреждений на судах не было.
В этот день из Нижнего Новгорода пришли канонерки ГВИУ № 310 и № 311, на ремонт ушли «Карл Маркс» и «Волгарь-доброволец».