Второй составной частью операции флота являлась операция ВВС ЧФ по уничтожению плавсредств противника в ВМБ Констанца и гирлах р. Дунай. Ее план был утвержден Военным советом ЧФ еще 30 июня. Кроме этого, планировалось нанести удары по вражеским коммуникациям силами подводных лодок и торпедных катеров.
Командующим войсками десанта был назначен заместитель командующего 46-й армии генерал-лейтенант А. Н. Бахтин, морской частью – Горшков. Предназначенные для высадки войска были разбиты на два эшелона. Помимо катеров флотилии, привлекли большое число армейских саперных плавсредств.
Были сформированы две группы высадки. 1-я группа (капитан 3-го ранга А. Н. Шальнов) состояла из четырех отрядов высадочных средств, двух отрядов паромов и отряда обеспечения (231 десантная лодка, 15 полуглиссеров, 17 катеров ЗИС, 2 дымзавесчика, 23 парома) – должна была принять два батальона 83-й морской стрелковой бригады и штурмовой отряд 369-го батальона морской пехоты и высадить его северо-западнее Аккермана. 2-я группа (капитан-лейтенант А. П. Потапов) состояла из четырех отрядов высадочных средств, отряда паромов и отряда обеспечения (166 десантных лодок, 10 полуглиссеров, 10 катеров ЗИС, 2 дымзавесчика, 11 паромов) – должна была принять усиленную роту 369-го батальона морской пехоты, части и высадить их юго-восточнее Аккермана. После высадки 1-го эшелона обе группы высадки должны были перебросить на захваченные плацдармы 2-й эшелон (255-я бригада морской пехоты, 252-й батальон амфибий, 37-й гвардейский мотоциклетный полк, оставшиеся подразделения 83-й морской стрелковой бригады и 1-го гвардейского укрепрайона).
Кроме того, выделялись отряд кораблей артподдержки (капитан 2-го ранга П. П. Давыдов) в составе четырех бронекатеров и отряд кораблей прорыва (капитан-лейтенант В. И. Великий) в составе четырех бронекатеров, двух минных катеров, катеров-тральщиков и двух полуглиссеров. Отряд Давыдова должен был обстрелять западный берег Цареградского гирла, а отряд Великого – прорваться с моря в лиман и оказать артподдержку десанту. Высадку обеспечивали артгруппа сектора береговой обороны флотилии и Одесской ВМБ (26 орудий от 122 до 180 мм) и 60 76-мм пушек 46-й армии, а также авиагруппа ВВС ЧФ (180 самолетов).
20 августа перешли в наступление войска 2-го и 3-го Украинских фронтов. На следующий день Бахтин приказал произвести высадку в ночь на 22 августа. Посадка войск прошла скрытно. На нашем берегу лимана 1-я группа приняла 2316 десантников при 3 танках, 12 автомашинах, 18 орудиях, 29 минометах и 18 мотоциклах, 2-я группа – 1216 десантников при 20 орудиях, 12 минометах и 64 лошадях. Для маскировки перехода и подавления огневых точек и прожекторов с 00.25 22 августа авиация 17-й воздушной армии наносила бомбоудары (90 вылетов По-2). В 02.49 катера отряда Давыдова дали залп РС по косе Бугаз, по этому же району открыла огонь и береговая артиллерия, имитируя подготовку к высадке. В результате подход десантных отрядов в лимане был обнаружен противником только в 100–200 м от берега. Румыны открыли сильный огонь, но уже через 20 минут десантники заняли их первую траншею. Ценой потери одного полуглиссера в 04.36 в лиман прорвался и начал подавление огневых точек отряд Великого. Противнику удалось остановить продвижение десанта и после подхода резервов начать контратаки. Но с 05.40 к поддержке войск подключились ВВС ЧФ (за день 72 вылета Ил-2 и 86 вылетов истребителей). Кроме того, 2-й артиллерийский авиаотряд корректировал огонь батарей и ставил дымзавесы. С 6 часов утра началась переброска 2-го эшелона. К 18 часам Аккерман был освобожден, а к исходу дня занято все побережье лимана. С начала высадки и до утра 23 августа через лиман были переправлены 7893 человека, 182 лошади, 102 автомашины, 8 танков, 174 мотоцикла, 3 бронемашины, 74 орудия, 47 минометов, 43 повозки и 262 т грузов. После этого флотилию на переправе сменила 5-я понтонная бригада.
Операция увенчалась успехом, несмотря на неожиданно сильное сопротивление румын. Во многом успеху способствовала возможность применения в изолированных от моря водах лимана саперных плавсредств вплоть до складных саперных лодок. Это дало возможность быстро переправить достаточные для выполнения задачи силы и средства.