В этот период времени севастопольская авиагруппа, кроме штурмовки вражеских войск, начала также систематические налеты на вражеские аэродромы. 6 ноября штурмовики Ил-2 из 18-го ШАП под прикрытием «яков» и «лаггов» (всего 24 самолета) атаковали аэродром Сарабуз. Два штурмовика отвлекли внимание противника, а основная группа нанесла точный удар, в результате которого были замечены на земле пять крупных пожаров. В воздушном бою один Bf 109 сбил летчик Шемякин. 11 ноября был совершен налет на немецкий аэродром Завадское под Симферополем, где, по сведениям разведки, скопилось до 45 вражеских самолетов. В качестве ударной группы выделили 6 Ил-2 и 9 И-16 с бомбами, а общее прикрытие обеспечивали 8 истребителей Як-1. Самолеты взлетели на рассвете и весь маршрут шли на высоте 200–300 м, чтобы как можно дольше избегать обнаружения противником. Цель атаковали с ходу, после чего И-16 присоединились к «якам» сопровождения, а «илы» выполнили второй заход. По советским данным, на земле было уничтожено 6 истребителей и 3 бомбардировщика. Еще один бомбардировщик сбил на взлете лейтенант Н.Н. Евграфов. Советская сторона потерь в этом налете не понесла.
Штурмовые действия черноморской авиации сосредоточились с 11 ноября на районе Варнутки, Кадырово, где немцы перешли в наступление силами трех дивизий. Бомбили немцев как днем, так и ночью. Для ночных налетов применялись летающие лодки МБР-2, а также У-2 из 95-й ночной эскадрильи, способные нести специальные контейнеры с мелкими осколочными бомбами. Днем летали штурмовики и истребители. Для увеличения общего количества боевых вылетов по приказу Острякова за каждым самолетом закрепили по два-три пилота. Нужно заметить, что в качестве штурмовиков стали все чаще использоваться и самолеты И-16. Все современные истребители в севастопольской авиагруппе собрали в эскадрилье Михаила Авдеева, а остальные закрепили за эскадрильей Константина Денисова.
Первый штурм Севастополя завершился 21 ноября, после чего активность люфтваффе в Крыму снизилась до минимума.
В севастопольской авиагруппе на 22 ноября насчитывалось всего 59 самолетов, в том числе 36 исправных, однако она продолжала доставлять неприятности врагу. Так, 23 ноября шестерка Ил-2 из 18-го ШАП под командованием майора А.А. Губрия в сопровождении И-16 из 8-го ИАП вновь совершила налет на аэродром Сарабуз, где сгорело, по докладам пилотов, до 15 немецких самолетов. На следующий день при повторном налете там было уничтожено на земле еще три самолета и два сбито в воздухе. Всего в течение ноября севастопольская авиагруппа уничтожила 38 самолетов противника в воздушных боях и 54 на земле при собственных потерях 24 самолетов.
Во второй половине ноября основные события развернулись на Южном фронте, где утром 17 ноября началось крупное советское наступление. Главный удар наносила 37-я армия, вспомогательный — 9-я и 18-я. Согласно плану командования советские войска должны были выйти в тыл 1-й танковой группы Клейста, чтобы затем ее окружить и уничтожить. Для поддержки операции использовалась вся авиация Южного фронта, которая насчитывала 204 исправных боевых самолета, в том числе 72 истребителя, 119 бомбардировщиков и 13 штурмовиков. Еще 70 самолетов находились в неисправном состоянии, но часть из них удалось ввести в строй уже в ходе военных действий. Для взаимодействия с 37-й армией выделили 153 самолета из состава 66-й САД, 5-й резервной авиагруппы и 22-й дивизии ДВА. Части люфтваффе в районе Ростова имели 70–80 истребителей из III/JG 52 и II/JG 77, а также около 50 бомбардировщиков.
Уже в первый день наступления 37-я армия продвинулась вперед на 15–18 км. Успешно наступала и 9-я армия, что коренным образом изменило обстановку на южном участке фронта. Из-за значительных потерь немцы вынуждены были перебрасывать войска из-под Ростова на северный участок, что привело к активности в районе Батайска 56-й отдельной армии генерала Ремезова. В итоге, чтобы не оказаться в окружении, 1-я танковая группа Клейста стала откатываться на запад. 29 ноября советские войска заняли Ростов — это была самая крупная победа Красной армии с начала войны.
В Ростовской наступательной операции советские ВВС Южного фронта в два с лишним раза превзошли люфтваффе по количеству самолето-вылетов, что внесло значительный вклад в итоги сражения. Если немецкие самолеты в период с 22 по 30 ноября выполнили примерно 850 боевых вылетов, то на долю советских ВВС пришлось около 2 тыс. А всего за 16 дней операции авиация Южного фронта совершила более 3800 самолето-вылетов и сбросила на врага 30 тыс. тонн бомб и 5,1 млн листовок. По советским данным, экипажи уничтожили 76 вражеских самолетов (61 — в воздухе и 15 — на земле), разрушили 3 водные переправы и вывели из строя 140 танков, 2500 автомобилей и 90 орудий. Собственные потери ВВС ЮФ составили 32 самолета, из которых лишь 5 были сбиты в воздушных боях.
Второй штурм Севастополя начался 17 декабря, для чего Манштейн стянул к городу 7 дивизий, румынскую бригаду и около 150 танков. Четыре дивизии 54-го армейского корпуса, наступая с севера, выполняли главную задачу, стремясь захватить Северную бухту. С юга наносили удар остальные немецкие дивизии, входившие в состав 30-го корпуса.
17 декабря в налетах на Севастополь приняли участие 98 самолетов люфтваффе, однако их ожидал достойный отпор. Два бомбардировщика были сбиты советскими зенитчиками, а еще пять уничтожили и три повредили летчики севастопольской авиагруппы. М.В. Авдеев, вылетевший на перехват вражеских самолетов во главе девятки истребителей, так описывал этот бой: «Как и условились на земле, пары Авдеев — Шилкин, Алексеев— Бабаев и Ватолкин — Шелякин устремились навстречу бомбардировщикам. Их цели — разбить плотный строй, к которому невозможно было подойти ни сзади, ни сверху. Сбоку пошла в атаку не успевшая сесть дежурная четверка «мигов» Кудымова. Пары Рыбалки, Калинина, Данилко и Гриба закрутили карусель с «мессершмиттами». Строй бомбардировщиков раскололся.
Кто-то из четверки Кудымова поджег Ju 88, и тот упал в море. Я стрелял по «хейнкелю». Сбить его удалось только с третьего захода. Хотел атаковать и «юнкерса», сбрасывающего в море бомбы, но на боевом развороте помешали «мессершмитты».
Сбросили бомбы в море и повернули назад еще несколько стервятников. Остальные бомбили наш аэродром. По ним открыла огонь плавучая батарея. Одного «юнкерса» зенитчики сбили сразу, и он догорал на заснеженном пустыре за Казачьей бухтой. Другой от прямого попадания снаряда развалился в воздухе и горящими кусками падал в бухту. Два другие, с трудом держась, уходили под охраной своих истребителей. За пределами действий плавучей батареи пары Алексеева и Ватолокина поймали отставшего «юнкерса». Он отчаянно отстреливался. «Мессершмитгов» близко не было, и тогда наши летчики применили звездную атаку — одновременно с четырех сторон. И «юнкере» свалился. Один гитлеровец успел выпрыгнуть и болтался на парашюте за городком 35-й батареи…»
Немецкие бомбы причинили городу новые разрушения. На аэродроме Херсонесский маяк в результате прямого попадания был поврежден капонир и находившийся в нем истребитель И-153.
В течение 17 декабря севастопольская авиагруппа выполнила 115 самолето-вылетов, в том числе 30 — на штурмовку наступавших немецких войск. Против наземных целей интенсивно использовались самолеты Ил-2, которые за день четыре раза поднимались в воздух для атаки противника в районе горы Азис-Оба. Кроме живой силы врага, летчики доложили также об уничтожении 7 единиц бронетехники и двух штабных автобусов.
В ночь на 18 декабря немцев бомбили гидросамолеты МБР-2, а, кроме того, шесть ДБ-3, взлетевших с кавказского аэродрома. Утром 3 Ил-2, ведомые ст. лейтенантом Ефимовым, под прикрытием 4 истребителей И-16 уничтожили у хутора Мекензия до трех взводов немецкой пехоты. Почти одновременно звено Пе-2 под командованием ст. лейтенанта Корзунова нанесло бомбовый удар по врагу в районе села Кача. В последнем случае требовалась ювелирная точность бомбометания, так как здесь немцы находились всего лишь в 200 м от советской пехоты. «Пешки» успешно справились с поставленной задачей: из 24 сброшенных 100-кг бомб лишь одна упала в расположении наших войск, но никакого вреда им не причинила. Ближе к вечеру тройка Ил-2 вновь штурмовала вражеские позиции у Мекензия. Зенитным огнем был подбит один самолет.
Части люфтваффе после понесенных потерь стали действовать осторожно, поэтому количество воздушных боев резко снизилось.
19 декабря кровопролитные бои завязались севернее Севастополя, где немцам ценой больших потерь удалось оттеснить советские войска к западу от хутора Мекензия, а южнее этого хутора они смогли вклиниться во второй сектор севастопольской обороны. К югу от города бои шли в районе селений Нижний и Верхний Чоргунь — там немцы захватили несколько господствующих высот. Везде они встречали ожесточенное сопротивление защитников города. Немалый вклад в оборону вносили береговые батареи, а также советская авиация. Более активно стали действовать под Севастополем советские бомбардировщики с аэродромов Кавказа. Например, 19 декабря здесь бомбили цели 21 самолет Пе-2 и 8 ДБ-3.
