Одновременно с подготовкой к штурму Севастопольского укрепленного района авиация не прекращала интенсивные боевые действия. За шесть суток до начала штурма авиация дальнего действия и 8-я воздушная армия на войска и укрепления противника сбросили свыше 2 тыс. тонн бомб и около 24 тыс. противотанковых авиабомб{171}. Противнику были нанесены существенные потери в живой силе и технике, что способствовало успешному наступлению сухопутных войск.
5 мая войска 2-й гвардейской армии перешли в наступление. Бомбардировщики и штурмовики наносили удары по артиллерийским и минометным позициям, разрушали долговременные оборонительные сооружения, уничтожали живую силу и технику врага.
Отважно действовала группа Ил-2 под командованием капитана А. И. Свертилова. 6 мая в районе Мекензиевых гор, несмотря на сильное противодействие вражеских истребителей и зенитной артиллерии, штурмовики трижды атаковали цель. В результате артиллерийский и минометный огонь был подавлен, а наши войска перешли в атаку и заняли ряд траншей. Представитель Ставки ВГК Маршал Советского Союза А. М. Василевский, наблюдавший за умелыми действиями летчиков, объявил им благодарность. Бессмертный подвиг в небе Севастополя совершил летчик 307-го штурмового авиационного полка П. Ф. Надеждин. При атаке вражеских войск его самолет был подбит зенитной артиллерией. Воспитанный в духе беспредельной любви и преданности к Родине, он предпочел смерть позорному плену, направив свой горящий самолет во вражеский склад с горючим. За этот подвиг П. Ф. Надеждину посмертно было присвоено звание Героя Советского Союза.
Обеспечивая боевые вылеты, технический состав авиационных частей отдавал все свои силы и умение, чтобы безотказно работали моторы и вооружение. 8 мая при атаке вражеских войск в группе майора В. А. Кондакова из 136-го гвардейского штурмового авиационного полка было повреждено четыре самолета. Механики комсомольцы Новиков, Козенко, Комаров и Румянцев, энергично работая в течение всей ночи, восстановили неисправные самолеты, на которых утром летчики вылетали на боевое задание.
Успешно действовали и летчики 1-й гвардейской штурмовой авиационной дивизии (командир Герой Советского Союза подполковник С Д Прутков) В трудных условиях горно-лесистой местности они умело находили и уничтожали вражеские огневые точки, препятствовавшие продвижению войск. Военный совет 2-й гвардейской армии за отличные действия объявил им благодарность.
В результате двухдневных боев войска 2-й гвардейской армии при поддержке авиации в труднодоступной горно-лесистой местности значительно продвинулись вперед.
В ночь на 7 мая перед наступлением войск 51-й и Приморской армий авиация дальнего действия и фронтовая авиация нанесла удары по обороне противника На следующий день в момент атаки сухопутных войск 18 Ил-2 в течение 15 минут штурмовали артиллерию на обратных скатах Сапун-горы, живую силу и огневые точки в траншеях. По этим же целям в период с 10 часов 45 минут до 11 часов 30 минут действовали три шестерки штурмовиков.
Воспользовавшись эффективной авиационной поддержкой, пехота овладела высотой Пузырь и подошла к подножию Сапун-горы. Из второго яруса траншей противник встретил нашу пехоту организованным огнем, в результате чего ее продвижение было приостановлено. В этот критический момент на поддержку войск были направлены последовательно три шестерки штурмовиков под командованием капитанов М. Т. Степанищева, Н. П. Анисимова и лейтенанта В Г. Козенкова. По указанию с радиостанции наведения штурмовики точно вели огонь по верхним траншеям на Сапун-горе, совершая при этом по нескольку заходов на цель В результате смелых и решительных действий штурмовиков 1-й гвардейской штурмовой авиационной дивизии противник понес большие потери и прекратил огонь.
За активную поддержку наступавших войск, бесстрашие, мужество и героизм в боях с врагом летчикам 8-й воздушной армии на Малаховом кургане позднее был установлен памятник славы
Большую роль авиация сыграла также в поддержке наступавших войск при овладении высотой Сахарная Головка и другими опорными пунктами, прикрывавшими подступы к Севастополю. В ночь на 8 мая авиация дальнего действия и ночная фронтовая авиация с нарастающей силой наносила удары по обороне противника, уничтожая его живую силу и технику, совершив до 1 тыс. самолето-вылетов.
Войска фронта при активном содействии авиации продолжали развивать наступление. Штурмовая и бомбардировочная авиация наносила удары по опорным пунктам и огневым средствам противника, поддерживая пехоту, ведущую бои за Карань, высоту Кая-Баш, свх. No 10 и другие пункты Одновременно авиация действовала по транспортам и кораблям в бухтах, а также по аэродромам противника.
В итоге боев к исходу 8 мая наши войска при поддержке авиации прорвали первую полосу обороны, а на второй день преодолели внутренний Севастопольский обвод и освободили Севастополь. Остатки войск противника отступали на мыс Херсонес.
В боях за освобождение Севастополя особенно прославился Герой Советского Союза капитан П. М. Камозин. Летчики его эскадрильи уничтожили в крымском небе 63 вражеских самолета, Камозин лично и в группе сбил 19 машин противника. Всего за годы войны он лично уничтожил 35 вражеских самолетов. За новые подвиги, совершенные им на фронте, Указом Президиума Верховного Совета СССР от 1 июля 1944 г. он был награжден второй медалью "Золотая Звезда".
В последующие два дня войска фронта подтягивали резервы и проводили подготовку к прорыву последнего рубежа обороны немцев Наша авиация не прекращала активных боевых действий. В связи с тем что противник пытался вывезти остатки своих войск из Крыма, основные усилия штурмовой и бомбардировочной авиации были направлены на уничтожение транспортов в бухтах Камышовая, Казачья и на подходах к ним.
Немецкое командование пыталось в ночь на 12 мая эвакуировать остатки своих войск с мыса Херсонес. Но в 3 часа ночи наши войска, возобновив наступление, прорвали последние оборонительные позиции и к 12 часам дня завершили разгром вражеской группировки в Крыму.