22 сентября, после прибытия пополнения, наши войска нанесли комбинированный контрудар по противнику с фронта и тыла. Накануне ночью в районе Григорьевки был высажен морской десантный полк. За три минуты до его высадки авиация Черноморского флота выбросила за линию фронта воздушный десант, который нарушил управление и вызвал панику в рядах вражеских войск. Поддержка морского десанта с воздуха осуществлялась силами ВВС Черноморского флота, 69-го истребительного авиационного полка и авиаотряда ГВФ. Днем 22 сентября наша авиация нанесла несколько ударов по аэродромам и вывела из строя до 20 самолетов противника, подавляла его войска на поле боя и подходившие резервы. Десантные подразделения и войска Одесского гарнизона при содействии авиации атаковали и разгромили две вражеские дивизии, отбросив их остатки на 5 - 8 км. Только убитыми и пленными противник потерял до 2 тыс. человек. Фашисты лишились возможности обстреливать порт из орудий. Положение Одесского гарнизона несколько улучшилось. В течение трех суток наша авиация совершила более 1500 самолето-вылетов, в воздушных боях она уничтожила 12 немецких самолетов.
Но в это время в Крыму, после прорыва противником перекопских оборонительных позиций, обстановка резко ухудшилась. Создалась угроза потери Севастополя и нарушения морских сообщений с Одессой, по которым осуществлялся подвоз резервов, боеприпасов и оказывалась поддержка войскам и кораблям флота. В связи с этим Ставка ВГК приказала вывести войска из Одессы для усиления обороны Крыма.
В период эвакуации войск из Одессы (1 - 16 октября 1941 г.) советские истребители непрерывным дневным патрулированием в воздухе прикрывали суда в море и погрузку войск; атаковывали войска противника на поле боя и самолеты на аэродромах.
В период обороны Одессы наша авиация совершила более 8 тыс. самолето-вылетов и оказала большую поддержку войскам и флоту. Среди летчиков Черноморского флота особенно отличились командир эскадрильи майор А. П. Цурцу-мия, удостоенный посмертно звания Героя Советского Союза, капитан А. А. Гнедой, майор П. Н. Аккуратов, капитан А. М. Бондаренко и многие другие. Оборона Одессы вошла в историю как образец стойкости, мужества советских воинов, умелого использования сил и средств, тесного взаимодействия войск, флота и авиации в борьбе с превосходящими силами противника.
Таким образом, во всех оборонительных операциях на юго-западном направлении наша авиация принимала самое активное участие. За период с 11 июля по 30 сентября 1941 г. она совершила более 59 тыс. самолето-вылетов, в том числе ВВС Юго-Западного фронта - до 21 тыс., ВВС Южного фронта - около 19 тыс., ВВС Черноморского флота - более 17 тыс., дальнебомбардировочная авиация - до 2300 самолето-вылетов.