Первый выход торпедных катеров из Севастополя состоялся днем 19 августа. В ночь на 20 августа поисково-ударная группа в составе четырех единиц в течение трех часов производила поиск кораблей вдоль внешней кромки минных заграждений от мыса Олинька до параллели Констанцы, но противника не обнаружила. Второй выход поисково-ударной группы из Севастополя осуществили днем 21 августа. Первоначально катерам поставили задачу поиска и уничтожения плавсредств противника в районе мыс Шаблер — Констанца с обследованием внешнего рейда Констанцы. После выхода катеров боевую задачу уточнили: в связи с тем, что в результате ударов ВВС по Констанце корабли противника вышли из гавани на внешний рейд, командующий флотом приказал в ночь на 22 августа атаковать корабли противника на внешнем рейде Констанцы.
Поисково-ударная группа после подхода в точку тактического развертывания в 15 милях южнее м. Шаблер начала поиск в удалении от берега 5-10 кб, однако из-за неблагоприятных метеорологических условий не дошла до Констанцы 20 миль и легла курсом на Севастополь.
Боевое соприкосновение с противником состоялось во время третьего выхода торпедных катеров в районе Констанца — мыс Тузла в ночь на 23 августа. Обнаружив на внешнем рейде Констанцы два транспорта, катера вышли в атаку. Три из них с дистанции 1–2 кб выпустили торпеды по транспорту, маневрировавшему малой скоростью, однако торпеды в цель не попали. Четвертый катер атаковал другой транспорт противника, стоявший на якоре. По наблюдениям экипажей на транспорте раздался сильный взрыв. Имея значительные повреждения от огня кораблей охранения, торпедные катера возвратились в Севастополь.
Действия на коммуникациях противника в районе Сулина — остров Змеиный — Жебрияны осуществлялись торпедными катерами Г-5, базировавшимися на Одессу. В течение 19–23 августа ударно-поисковые группы по 6-10 торпедных катеров совершили четыре выхода в назначенный район. Переход на позиции и поиск кораблей и плавсредств противника осуществлялись в темное время суток; средняя продолжительность поиска от момента прибытия в район предназначения и до отхода составляла 1,5–2,5 часа. Выполнение задачи было возможно только при штилевой погоде из-за малой мореходности катеров. Боевых соприкосновений с противником катера Г-5 не имели.
Собственно, на этом можно было бы считать Великую Отечественную войну на Черном море завершенной. Однако отступающие германские войска и силы флота оказались в Болгарии. Парадоксальность ситуации заключалась в том, что Болгария формально находилась в состоянии войны с Великобританией и США, одновременно не участвуя в войне с СССР. Несмотря на то что болгарское правительство денонсировало Тройственный пакт, заявило о своей готовности интернировать находящиеся на ее территории германские соединения и части, никто не верил, что она с этим справится, и 5 сентября Советский Союз объявил Болгарии войну.
8 сентября советские войска перешли болгаро-румынскую границу и, не встречая никакого сопротивления, начали стремительное наступление. Черноморский флот для содействия войскам 3-го Украинского фронта выделил части ВВС, корабли Дунайской флотилии, торпедные катера, подводные лодки и части морской пехоты. Планом боевых действий, утвержденным Военным советом ЧФ 2 сентября, силам флота ставились задачи:
1. Активными действиями подводных лодок, торпедных катеров и авиации блокировать выход германских кораблей из Варна и Бургас.
2. Огнем корабельной артиллерии и высадкой тактических десантов содействовать продвижению войск Красной Армии вдоль побережья Черного моря и Дуная.
3. Кораблями и десантными частями с моря захватить порты Варна и Бургас.
С учетом опыта Ясско-Кишиневской операции организацию взаимодействия сил флота с сухопутными войсками разработали более тщательно. В период подготовки операции план боевых действий флота согласовали с Военным советом 3-го Украинского фронта. Плановая таблица взаимодействия предусматривала следующие действия сил флота: