Корректировку огня и защиту от нападения с воздуха обеспечивала авиагруппа "Ворошилова", использующая, кроме истребителей И-17, два двухместных автожира конструкции Камова. Эти "стрекозы", установленные на поплавки и оснащённые складывающимся ротором, очаровали военморов своей способностью взлетать с места при ходе авианосца против ветра и точно так же садиться, да ещё и компактностью в ангаре. На испытаниях в Финском заливе автожиры Камова без проблем приводнялись почти на сам плавучий буёк-цель и легко потом поднимались в воздух. При обстреле Эль Ферроля, один корректировщик-спасатель под прикрытием четвёрки И-17 находился над целью, второй, на всякий случай, был в готовности на палубе, вместе с ещё одним звеном истребителей, а третье звено патрулировало воздух над советскими кораблями. Продолжительность обстрелов лимитировалась запасом топлива истребителей, поэтому после часового обстрела, проходившего, если не считать слабого противодействия зенитной артиллерии, в полигонных условиях, советские корабли отошли подальше в море для обслуживания самолётов.
В этот период приоритетными целями стали стоящие компактно крейсера "Балеарес" и "Канариас", имевшие хороший ход и, потенциально, способные догнать советское соединение и поквитаться. Дистанция была велика, попадания редки, но 360 выпущенных в первой фазе снарядов сделали своё дело. Крейсера так и не смогли поднять пары и дать ход. А случайное попадание в буксир, тут же отправившее его на дно, отбило у работников порта всякое желание вмешиваться в происходящее. Впрочем, их можно было понять, ведь даже команды крейсеров, деморализованные своим бессилием, стали разбегаться из опасной зоны всеми возможными способами.
Следующей жертвой стала "Эспанья", уже развернувшаяся к узкому выходу в море и давшая ход. Не надеясь попасть по движущейся цели, главный артиллерист "Фрунзе" поставил в проходе стену заградительного огня. Башни советского линкора, работавшие поочерёдно, развили максимальную скорострельность в два выстрела в минуту на ствол. Получилось, что каждые десять секунд на фарватер падало по три фугасных снаряда и это принесло успех в виде попадания в носовую часть на уровне ватерлинии. Садясь носом, "Эспанья" всё-таки преодолела проход, но в открытое море выйти даже не пыталась. Наоборот, линкор отползал по заливу вглубь материка, где и выбросился на мель. Как потом оказалось, его экипаж был частично переведён на "Канариас", что не давало возможности ни вступить в бой, ни вести полноценную борьбу за живучесть. Добить же подранка не получилось, для этого пришлось бы войти в зону огня береговой артиллерии. На это, наверное, испанский капитан и рассчитывал.
Во время следующего захода элемент внезапности уже был утерян и всё обошлось не так благополучно. На арену борьбы вышла авиация националистов, а советские воздушные силы, наоборот, сократились. Четвёрка И-17, "державшая небо" во время "пересменки", заправлялась на "Ворошилове". Едва только "Фрунзе" пристрелялся по докам, как в воздухе появилась девятка трёхмоторных бомбардировщиков в сопровождении полутора десятков истребителей. Шесть Не.51, две тройки, атаковали корректировщика. Сбить не сбили, но работать спокойно не дали, завертелась карусель. Над Ферролем наши истребители, действовавшие парами, сбили троих и потеряли одного, ушедшего в сторону авианосца с дымом и снижением, уравняв силы. Оказалось, что за русскими превосходство и в скорости, и в маневренности, да и в лётном мастерстве. К тому же немцы, после начала свалки потеряли строй и действовали поодиночке. Наши же, в первую очередь, прикрывали друг друга и корректировщика, поэтому два из трёх истребителей противника были сбиты именно при попытке атаковать. Пилот нашего подбитого И-17, поняв, что не дотянет до палубы, выбросился над морем с парашютом и был подобран спасательным автожиром. Причём береговая артиллерия пыталась достать приводнившийся аппарат, но не попала, отделались лёгким испугом. Оценив сложившуюся ситуацию, "Хейнкели" вышли из боя, наши не преследовали.
В это же время бомбардировщики атаковали советские корабли, выбрав целью самого опасного в данный момент — "Фрунзе". Советский патруль попытался помешать, но был связан боем истребителями сопровождения. Четверо против девяти, где уж тут думать о бомбардировщиках. Пилоты "Тётушек Ю", воспользовавшись этим, мужественно прорывались к цели сквозь заградительный огонь спаренных "соток" на эшелоне 3,5 километра, используя, насколько это было возможно, противозенитный маневр. Информация о том, что снижаться над советскими кораблями смертельно опасно, уже успела распространиться среди авиаторов националистов, а с больших высот было слишком трудно попасть в маневрирующий на полном ходу линкор с горизонтального полёта. Да и, говоря по правде, даже в таких условиях попадание было бы чудом. Но уже почти над целью, на боевом курсе, увидев протянувшиеся к ним от линкора и авианосца линии почти непрерывных трасс, немецкие добровольцы поняли, что просчитались и им грозит избиение, как над Меноркой. Видимо, от осознания этого факта они потеряли самообладание. В панике, не прицельно, стали избавляться от бомбового груза и набирать высоту. Расчёты 37-миллиметровых автоматов записали на свой счёт два Ю-52, ещё один съела среднекалиберная зенитная артиллерия.
Чуть в стороне в это время вертелась собачья свалка. Здесь всё было почти так же, как и над Ферролем, за исключением одной маленькой, но важной детали. В то время, как шесть "Хейнкелей" связали наших истребителей боем, трое, видимо командирское звено, остались чуть в стороне и выше. Когда выпадал удобный случай, они атаковали плотной группой. И это приносило успех. Число русских истребителей довольно быстро сократилось вдвое. Зато два оставшихся, поняв, что к чему, приложили все усилия, чтобы не подставляться и, видимо, немецкий комэск загрустил.
Между тем, механики "Ворошилова", шедшего в кильватерном строю вторым, следом за "Фрунзе", озираясь в сторону дерущихся в поднебесье товарищей, спешно подготовили к взлёту пару резерва и готовились поднять из ангара ещё двоих. Немец заметил это и, соблазнившись лёгкой добычей, рискнул подловить И-17 на взлёте, спикировав со стороны кормы к советскому авианосцу, полагая, что зенитчики слишком заняты бомбардировщиками, чтобы обращать на него внимание. На "Якове Свердлове", шедшего замыкающим, из всего зенитного вооружения было два ДК, да один спаренный 25-мм автомат, расчёт которого мог только наблюдать за боем из-за недостаточной досягаемости своего орудия. Тройка немецких истребителей, пикирующая чуть в стороне, показалась красным военморам манной небесной и они, торопясь, опасаясь, что цель выйдет из зоны огня, после короткой пристрелочной, выпустили содержимое двух магазинов одной очередью в 80 выстрелов, попав очень удачно. Больше всего досталось правофланговому "Хейнкелю" тройки, который просто развалился в воздухе, разбросав по ветру мелкие ошмётки. По машине командира пришлось меньше попаданий, зато по кабине, после чего Хе.51 резко перевернулся через крыло и отвесно врезался в море. Третий истребитель уцелел. Ненадолго. Спустя несколько секунд его с азартом расстреляла МЗА "Ворошилова".
