В начале сентября красные при поддержке Волжской военной флотилии (несколько вооруженных пароходов и два миноносца, переброшенных из Петрограда по Мариинской водной системе) перешли в наступление. Вскоре им удалось очистить от белогвардейцев западный берег Волги с поселками Верхний и Нижний Услоны. Фронт вновь почти вплотную приблизился к Казани. Советская авиагруппа принимала в этих боях активное участие, летая на разведку и бомбардировку противника. Так, 6 сентября красные летчики сбросили на казанский кремль и белогвардейские суда у городской пристани пять с половиной пудов (около 90 кг) бомб. По сообщению газеты «Народная жизнь», осколком авиабомбы был ранен в ногу десятилетний мальчик. Встреч с вражескими аэропланами не отмечалось.
7 сентября интенсивной бомбардировке дважды подвергались белогвардейские вооруженные пароходы и баржи. Экипажу в составе летчика Левитова и летнаба Дмитриева впервые удалось добиться прямого попадания пудовой бомбы в одно из судов, на котором возник пожар.
9 сентября авиаразведка красных засекла, что чехи и народноармейцы на пассажирских пароходах начали эвакуироваться из города. Пароходы были обстреляны из пулеметов с воздуха. В тот же день – последний день обороны Казани – командир 8-го авиаотряда Народной армии лейтенант Кукуранов и летчик его отряда подпоручик Понятов совершили четыре боевых вылета на самолетах «Лебедь» для бомбардировки пароходов красной Волжской флотилии, которые вели артиллерийский обстрел города. Всего было сброшено 11 пудовых бомб, но ни одна из них в цель не попала.
10 сентября в оставленную белогвардейцами Казань вступили советские войска.
Боеспособные аэропланы Народной армии эвакуировались по воздуху на аэродром у города Тетюши. Неисправные же пришлось бросить, из-за чего в Самаре еще долго шло разбирательство с поиском виновных, но в конце концов все списали на нехватку транспорта. Таким образом, красные вернули себе многое из оставленного месяцем ранее. Согласно акту о потерях 2-й авиагруппы Народной армии, на аэродроме у Архирейской дачи под Казанью 10 сентября было брошено 30 аэропланов: два «Ньюпора-10», два «Морана-парасоля», три «Лебедя-12», одиннадцать «Вуазенов», четыре «Альбатроса» и восемь «Фарманов» различных типов.
Преследуя отступавшего противника, советские летчики непрерывно бомбили и обстреливали из пулеметов обозы и войсковые колонны. На дорогах не раз возникала паника. В результате многое из того, что «народноармейцы» пытались вывезти из города, оказалось брошенным на радость жителей окрестных деревень. В этот день Казанская авиагруппа сбросила на врага максимальное количество бомб за всю операцию – 18 пудов, то есть почти 300 кг.