日军舰队发现了轰炸机群，立刻开启了密集的防空炮火，红色的炮弹在天空中爆炸，形成一道道屏障，同时，剩余的日军战斗机也试图冲过来拦截。但东北空军的战斗机群早已预判到了这一点，李桂丹带领一个战斗机中队折返，死死缠住了日军的拦截战机，航炮和机枪同时开火，将日军的拦截战机一一击落，为轰炸机群扫清了障碍。
“靠近目标，准备投弹！保持编队，不要慌乱！”阎海文的耳机里传来编队指挥官的指令，他深吸一口气，目光紧紧锁定出云号。此时，出云号的防空炮疯狂射击，炮弹在轰炸机周围爆炸，冲击波让机身剧烈摇晃，驾驶舱里的仪表指针乱跳，机身发出刺耳的声响。阎海文稳住操纵杆，调整高度和角度，忽略了身边的危险，心中只有一个念头，击中它，为战友报仇！
在距离出云号仅有一千米的时候，阎海文按下了投弹按钮。四枚重磅炸弹从机身下落下，带着呼啸声冲向出云号，如同死神的镰刀。其中两枚精准地击中了出云号的甲板，瞬间引发了巨大的爆炸，火光冲天，浓烟滚滚，甲板上的日军士兵四处逃窜，乱作一团。紧接着，其他轰炸机也纷纷投弹，更多的炸弹落在出云号上，舰体被炸开一个个大洞，海水疯狂地涌入船舱，出云号的舰体开始倾斜，甲板上的舰炮被炸毁，失去了反击能力。
此时的出云号的情况，引起了其他日本军舰的惊慌，他们开始疯狂的朝港外撤离，但是本就自信满满的日本海军，早就把军舰停的密密麻麻，刚才出云号就是因为这个原因，没有及时撤离，现在只能眼睁睁的看着起火，开始倾斜！
阎海文没有停留，他驾驶着轰炸机，转向了另一艘日军巡洋舰妙高号。此时的妙高号已经乱了阵脚，防空炮火变得稀疏，舰体也开始转向，想要逃离战场。阎海文调整航向，紧紧咬住妙高号，在距离八百米时再次按下投弹按钮，炸弹准确命中了妙高号的弹药舱，剧烈的爆炸将妙高号的舰体炸的整个掘了起来，并迅速燃起了大火，火焰和浓烟冲天而起，很快便也沉入了江底。
其他日军军舰见状，吓得魂飞魄散，纷纷调转航向，朝着远海方向逃窜，想要逃离轰炸机的攻击范围。
由于东北空军是从青岛远程而来，燃油储备并不充分，不能长时间战斗，高志航看着日本军舰开始撤离，于是转头指挥轰炸机，开始援助淞沪的国军阵地。
日军的炮兵阵地、临时指挥部、物资仓库，都成了轰炸的目标。72架雷霆轰炸机如同天神下凡，将重磅炸弹倾泻在日军阵地上，爆炸声此起彼伏，日军的阵地瞬间变成了一片火海。原本正在向中国军队进攻的日军士兵，在轰炸中死伤惨重，进攻节奏被彻底打乱，只能狼狈地后撤，躲进掩体里瑟瑟发抖。
地面上，中央军的士兵们看到天空中己方的轰炸机群，听到日军阵地传来的爆炸声，纷纷从掩体后探出头来，挥舞着手中的武器，发出了激动的呐喊。他们苦战多日，终于等到了强有力的空中支援，压抑已久的情绪在此刻彻底爆发，有的士兵甚至激动得流下了眼泪，朝着天空中的轰炸机群敬礼。
轰炸持续了半个小时后，空军编队燃料开始报警，只够返航使用的了，于是高志航下令，全体返程青岛。
在这次淞沪大空战中，东北空军出动超过二百架飞机和日本海军的舰载战斗机，还有陆航战斗机进行了大规模的决战。
东北空军以损伤了二十架飞机的数据，击落日本敌机六十架，并且击沉了日本海军中，历史久远的出云号巡洋舰，出云号从1900年在日本海军服役，打过日俄海战和诸多大仗，服役超过三十七年，是非常落后的日式巡洋舰，只是它对于日本海军的意义重大，现在被击沉，大大的打击了日本第三舰队的士气。
而妙高号巡洋舰则是新近服役的日军重巡洋舰，还未发挥出重大作用，就已经折戟淞沪。