В 14:52 6 И-163 из 299-го ШАП нанесли удар по мотоколонне в районе Вербка — Бритовка, сбросив на нее 22 бомбы АО-25 и выпустив 4 «эрэса». Вылетевшая позднее вторая шестерка «Чаек» до цели не дошла из-за ухудшившейся погоды. Зато в районе аэродрома Куяльник штурмовики встретили группу из 6 Ю-88, которых сопровождали 3 Me-109, и решительно вступили с ними в бой. Впрочем, скоротечный бой закончился безрезультатно и без потерь. «Чайки» совершили посадку в Куяльнике, дозаправились и в 17:40 нанесли удар по наземным целям в районе Томашполя, сбросив на них 24 осколочных бомбы и обстреляв из пулеметов.
С 19:00 до 20:45 смешанная группа истребителей в составе 2 МиГ-3, 2 И-16 и 3 И-153 из 4-го ИАП снова вылетала на прикрытие своих войск в том же районе. Однако барражирование в очередной раз не дало никаких результатов, встреч с противником не было.
В 19:30 три звена МиГ-3 из 55-го полка опять вылетели на прикрытие своих войск в районе Ефтодия — Слободзея — Гонората. В районе станции Кодыма истребители атаковали группу из трех бомбардировщиков, но не успели как следует прицелиться, как сзади внезапно свалилась тройка, очевидно румынских, Bf-109. Впрочем, последние действовали крайне непрофессионально, с первого захода якобы «ни в кого не попали, потом очень долго разворачивались…», что позволило МиГам без проблем уклониться от боя. При этом участвовавший в вылете командир 55-го ИАП майор Виктор Иванов жестами и кодовыми взмахами крыльев дал сигнал всем возвращаться на свою территорию. По какой причине, имея явное численное превосходство (9 против 3), командир принял такое решение, остается только догадываться. Возможно, Иванов побоялся, что просто не хватит бензина на обратный полет?
Оторвавшись от «мессеров» в 20:05 севернее Кодымы, советские летчики увидели впереди одиночный Хе-126. На этот раз майор Иванов лично провел образцово-показательную атаку и сбил разведчика. Командиру полка была записана личная воздушная победа. По немецким данным, потеря Hs-126 не подтверждается, возможно, был атакован один из ближних румынских разведчиков. Ну а по возвращении на аэродром вместо девяти вылетевших МиГ-3 севшими насчитали только восемь. Оказалось, что пропал не кто-нибудь, а первый ас полка младший лейтенант Леонид Дьяченко.
Впоследствии выяснилось, что его истребитель был сбит в воздушном бою с теми самыми тремя «Мессершмиттами» и упал на советской территории в районе деревни Карабановка. Пилот, имевший на своем счету 4 личных и 1 групповую победу, был доставлен в больницу, где через два часа и скончался от полученных ранений.
Примерно в это же время другая группа в составе 5 МиГ-3 и 4 И-16 вылетала на перехват самолетов противника в район Семеновки. Однако, прибыв в указанный район, летчики никого не обнаружили.
В 19:30 группа в составе 3 И-16 и 3 МиГ-3 из 4-го полка произвели штурмовой удар по вражеским войскам на дороге от станции Луча до Ольгополя. В донесении было указано:
В 20:45 звено И-16 полка произвело посадку на аэродроме Куяльник, при этом у самолета лейтенанта Михаила Галкина насчитали 4 пробоины в крыльях.