Старший политрук Смирнов описывает перипетии завязавшегося над аэродромом воздушного боя: «В третий прилет Me-109 в воздух были подняты самолеты, находящиеся на аэродроме Варена и Перлоя, всего около 20 шт. Завязался бой на высоте 3000-3500 м. В результате боя в воздухе были сожжены 2 с-та И-153. Летчики мл. лейтенант Карюкин и мл. лейтенант Антонов (вероятно Антипов, пилота с фамилией Антонов в списках 42-го ИАП на обнаружено. - Прим. Авт.) благополучно спустились на парашютах. Летчик к-p звена Карюкин в воздухе был ранен в левую ногу и левый бок (при спуске с парашютом был обстрелян Me-109).
Во время боя оторвавшиеся самолеты Me-109 снизились и обстреляли самолеты, стоящие на земле и щели, где находился личный состав. Было подожжено 6 самолетов И-153. Личный состав потерь не имел».
То, что бой был напряженным и продолжался около 15 мин, видно как из советских документов, так и из немецких заявок на победы. Пилоты штаба и 4-й эскадрильи JG 52, в период с 10:48 по 11:00 заявили о 7 сбитых И-15.
Несмотря на потери, советские истребители остались в небе над аэродромом, а вот немецкие пилоты вышли из боя, у них заканчивалось горючее и боеприпасы. Однако почти сразу после ухода первой группы, к аэродрому подошли самолеты 5-й и 6-й эскадрилий JG 52 и немецкие пилоты с ходу вступили в бой, сменив утомившихся коллег. После этого в ходе сражения наступил перелом. Немцы заявили еще три победы над И-15 в течение всего четырех минут с 11:07 по 11:11.
В то же время старший политрук Смирнов указывает, что собственно сбить ни один советский самолет немцам не удалось, однако очень многие И-153 получили серьезные повреждения и, как минимум, один пилот произвел вынужденную посадку на живот, благо аэродром был, что называется под рукой. Еще один И-153 из-за полученных повреждений скапотировал на посадке. Несколько пилотов получили в воздушном бою ранения, а их самолеты были серьезно повреждены: «В четвертый прилет Me-109 снова завязался бой, в результате потерь не было за исключением прострела 2-нижних лонжеронов у с-та ст. л-та Ликина и прострел куполов и других мест на с-те мл. л-та Митина. При посадке мл. л-т Артемьева его с-т скапотировал, т. Артемьев получил легкие ушибы. На самолете мл. л-та Митина шасси не выпускалась, так как купола и воздушные трубки били прострелены. Посадку произвел на пузо».
Советские пилоты, несмотря на тяжелейшую ситуацию, продолжали отчаянно сражаться, в результате один «мессершмитт» был сбит в р-не Перлой. Bf 109F-2 №5780 был полностью разбит, повреждения по немецкой классификации 100%. Интересно, что в потерях II/JG 52 не отмечено ни из какого подразделения был самолет, ни кто его пилотировал. В отчете штаба 57-й САД об итогах боевых действий описывается момент, когда советские пилоты попытались выйти из боя и совершить посадку, так как к этому моменту топливо уже заканчивалось. Немецкие пилоты воспользовались этим для того, чтобы добить противника: «В дальнейшем противник повторял свои налеты на эти два аэродрома через 20-40 минут, применяя следующую тактику: Me-109 в бой активно не вступали, а старались затягивать наши И-153 на высоту в дальнейшем от них отрывались пользуясь преимуществом в скорости, входили пикирование и атаковали севшие для дозаправки самолеты...»
Несомненно, одним из факторов успешных действий противника было то, что несмотря на многочисленные налеты противника, советские самолеты вплоть до 14:00 оставались на одних и тех же аэродромах. Надо отметить, что командир 57-й САД полковник Катичев уже в 09:10, то есть сразу после начала третьего налета, поставил вопрос перед командованием ВВС СЗФ о перебазировании 42-го и 237-го ИАП на другие площадки. Но командующий ВВС разрешил командиру 57-й САД перебазироваться только в 14:00. К сожалению, к этому времени 42-й ИАП уже в значительной степени лишился своего потенциала и потерял большую часть самолетов.