«Миги», отходя от цели, попали в еще более сложные метеоусловия — облачность все время понижалась, и истребители вынуждены были следовать на высоте до двухсот метров. Когда Степан Назаров привел свою группу на аэродром, то в ее составе не досчитались двух самолетов. Самолет Матвея Хмельницкого, получив повреждения, вынужден был произвести посадку на своей территории в районе Оргеев. Самолет и летчик не пострадали. Не вернулся на свой аэродром Виталий Дмитриев. Что произошло с ним, стало известно спустя годы.
Когда «миги» на обратном пути прошли какую-то часть маршрута, летчики сочли, что миновали районы, занятые войсками противника, и ослабили внимание. Однако в это время уже не было четкой линии фронта — немецко-румынские войска, двигаясь по дорогам, вклинивались в бессарабскую землю.
При пролете над одним из мест прорыва внезапно с земли на истребителей обрушились залпы малокалиберной зенитной артиллерии противника, один из снарядов угодил в самолет Виталия Дмитриева. Двигатель сразу обрезал, в кабине появился едкий дым, а затем из-под приборной доски появились языки пламени. Виталий, отдав ручку управления от себя, перевел самолет в планирование. Высота падала, на принятие решения оставались секунды. Впереди, с севера на юг, протянулся хребет, по сторонам — овраги и обрывы, и летчик принял решение садиться вдоль хребта. Небольшой поворот влево — и самолет принимает нужное направление. Земля, стремительно надвигаясь, плохо просматривается из-за дыма и языков пламени. Хорошо, что очки защищают глаза — огонь все больше обжигает лицо, руки, ползет по комбинезону…
Истребитель с убранными шасси стелется над самой землей, летчик инстинктивно, не видя ее поверхности из-за дыма, производит выравнивание самолета и посадку… «Миг» стукнулся о неровности почвы, подскочил и плюхнулся вновь, прополз по земле с треском и скрежетом, а затем остановился.
В момент столкновения самолета с землей летчик ударился лицом о прицел и приборную доску, разбил стекла летных очков и порезал лицо, в это же время открытый перед посадкой фонарь сорвался со стопора и закрыл кабину. Летчик оказался в ловушке, задыхаясь от дыма и не имея возможности покинуть самолет. Секунды решали вопрос — открыть фонарь, направляющие которого деформировались, или заживо сгореть в кабине.
Началась борьба за жизнь, а Виталий еще не знал, что произвел посадку на территории, занятой противником, и попал в плен к врагу. В ход были пущены руки, ноги и даже голова. В первый момент фонарь не трогался с места, и летчик, подгоняемый страхом смерти, напрягал невероятные усилия. Затем фонарь все же пришел в движение, приоткрываясь все больше и больше. В конце концов летчик, изнемогая и задыхаясь от дыма, собрал последние силы, чтобы выброситься за борт кабины самолета, и потерял сознание.