Мариуполь за 3 дня до падения. 5 октября 1941 г.
7 октября противник взял Бердянск, а на следующий день – Мариуполь. В эти дни флотилия пыталась оказать поддержку частям 9-й и 18-й армий силами корабельной артиллерии и своей немногочисленной авиации. Из Мариуполя удалось увести недавно прибуксированный из Николаева корпус крейсера «Куйбышев». Однако командование флотилии не сумело обеспечить выполнение приказа ни в коем случае не оставлять в портах северного побережья даже неисправных судов. В руки противника попало большое количество плавсредств, а также сами порты в хорошем состоянии. 13 октября командующим АВФ вместо Александрова был назначен контр-адмирал С. Г. Горшков (фактически вступил в командование 16 октября). Новой главной базой флотилии стала Приморско-Ахтарская. 17 октября немцы взяли Таганрог. 16–17 октября канлодки «Ростов-Дон» и «Кренкель» вели огонь по противнику прямо из порта. 17 октября обе были выведены из строя огнем танков и артиллерии, на следующее утро «Кренкель» был добит противником, а «Ростов-Дон» отбуксирован в Ростов.
С.Г. Горшков, командующий АВФ в 1941–44 гг.
20 октября после переформирования и ремонта в Севастополе в Камыш-Буруне сосредоточилась Дунайская флотилия. Она вошла в оперативное подчинение 51-й армии и получила задачу оборонять побережье Азовского моря от Геническа до мыса Ахиллеон, где была проведена разграничительная линия с АВФ. 20–22 октября плавбатарея № 4 обстреливала Геническ и огневые точки на острове Бирючий. Затем вплоть до приближения противника к Керчи корабли флотилии, включая монитор «Железняков», поддерживали огнем наши войска на Арабатской стрелке.
В конце октября отряды АВФ сделали несколько выходов к северному побережью, в ходе которых уничтожили не менее 17 оставленных ранее мелких судов и привели два сейнера в Ейск. В ноябре Отдельный Донской отряд, усиленный отрядом бронекатеров Дунайской флотилии, поддерживал 56-ю армию в боях на нижнем Дону. После падения Ростова 21 ноября отряд сосредоточился в Азове и после ледостава использовался для усиления ПВО города.
Помимо поддержки сухопутных войск АВФ конвоировала транспорты, вывозившие из портов Азовского моря народно-хозяйственные грузы (с 1 августа по 5 октября было вывезено 343 250 т). 21–23 ноября силами флотилии из Темрюка в Приморско-Ахтарскую были переброшены 2733 человека с 17 орудиями и 4 минометами из состава 106-й стрелковой дивизии.
Дунайская флотилия приняла участие в обороне Керченского полуострова. 30 октября ее 46-й зенитный дивизион и 17-я пульрота были развернуты на оборонительном рубеже Керченской ВМБ, вместе с кораблями участвовали в отражении налетов авиации. 9 ноября в Керчь прибыл Левченко (с 23 октября командующий войсками Крыма), попытавшийся организовать оборону города. Однако поражение 51-й армии в Крыму не оставило шансов на успех. В ночь на 16 ноября Керчь по приказу Левченко была оставлена. Дунайская и Азовская флотилии огнем прикрывали отход войск и обеспечивали их эвакуацию. Последние части были вывезены с западного берега Керченского пролива в ночь на 17 ноября. 20 ноября Дунайская флотилия была расформирована, а ее корабли и части влиты в АВФ, которая с начала декабря приступила к подготовке десантной операции на Керченский полуостров.
Занятое немцами побережье Азовского моря было включено в зону ответственности морского командования «U» («Украина»). Уже 11 октября в Мариуполь прибыла комендатура порта. До конца года морские комендатуры были созданы и в других портах. В первую очередь они занялись сбором и обследованием плавсредств, а также приведением в порядок портового хозяйства. К 31 октября в Мариуполе были собраны 43 исправных мотобота, еще 19 находились в ремонте. Кроме того, имелись исправные плавсредства и в других портах (на 12 ноября пять в Таганроге, восемь в Бердянске). Армейские саперы собрали 14 единиц в Геническе и затем передали их флоту.
В Мариуполе была сформирована транспортная флотилия. Несколько катеров получили от 1-й танковой армии пулеметы и ходили в дозоры перед портом. Экипажи были укомплектованы личным составом комендатур портов, моряками из начавших прибывать подразделений Хорватского легиона, украинскими «добровольцами». Часть личного состава выделил командующий 1-й танковой армии. Он планировал использовать флотилию для перевозок в Таганрог, но до ледостава это не было реализовано из-за опасности атак АВФ и установившегося на тот момент локального господства советской авиации в воздухе. Манштейн требовал перебросить флотилию к Керчи для предполагавшейся высадки на Таманский полуостров. Но из-за плохого технического состояния и непогоды до начала Керченско-Феодосийской операции часть флотилии (30 единиц) успела дойти только до Геническа. Здесь началось формирование флотилии тральщиков из 10 единиц с хорватскими командами. 30 ноября были доставлены тралы. В связи с ледоставом всякая активность в северной части моря прекратилась до весны. К началу декабря на Керченский полуостров стали прибывать береговые батареи сухопутных войск, а на северном берегу Азовского моря береговая оборона противника пока ограничивалась патрулями и опорными пунктами с полевой и противотанковой артиллерией.