Первой в воздух поднялась четверка торпедоносцев К.Шкарубы. В 05:58 в районе мыса Харбакен цель была обнаружена, но в этот момент наши самолеты сами попали под удар восьми «Мессершмиттов», которым удалось сбить две из 16 «Аэрокобр» воздушного эскорта. Не обращая внимания на кипевшую вокруг схватку и гибель от зенитного огня одного «Ила» и «Кобры», Шкаруба вывел группу на боевой курс, и вскоре самолёты сбросили торпеды. К сожалению, вопреки рапорту, наблюдавшего бой со стороны экипажа разведывательного Пе-3, они не достигли цели. Практически безрезультатны оказались и последующие удары, в которых приняли участие 16 штурмовиков и восемь истребителей-бомбардировщиков Р-40. Лишь танкер «Марштейн» (761 брт) пострадал от близкого разрыва авиабомбы. Планируемый Андреевым третий удар не состоялся — после предыдущих наши авиаполки оказались настолько обескровлены, что в них просто не набиралось достаточного числа самолетов. Первоначально планировалось разбомбить суда конвоя в Киркенесе, но впоследствии отказались и от этой идеи. Только безвозвратно потерянными за 25–26 мая числились 13 самолетов, в т. ч. два Ил-4, три «Бостона», четыре Ил-2, три «Аэрокобры» и «Киттихаук».
Нелетная погода, установившаяся в конце мая — начале июня дала возможность нашим авиатором спокойно отдохнуть и подготовиться к следующей операции. Ее предвестником стало обнаружение вечером 16 июня крупного каравана «Е. 121», состоявшего из 10 транспортов и 20 эскортных кораблей, шедшего в восточном направлении. На этот раз штаб ВВС постарался учесть ошибки, допущенные в прошлых боях, и принял решение атаковать противника на небольшом удалении от наших авиабаз — в районе мыса Кибергнес, куда без особого труда могли вовремя успеть все группы ударных самолетов. Особый упор в плане делался на практически одновременное нападение на конвой всех шести ударных групп. Как и в предыдущих случаях, благодаря работе немецкой радиоразведки, противник отчасти был в курсе наших намерений. В 08:30 немецкий радар, установленный в районе Кибергнеса, обнаружил в районе севернее Рыбачьего три групповых цели, летящие на запад. Немедленно на перехват были подняты 17 Bf109, а зенитчики на судах заняли места у орудий.
Первой в 08:54 атаковала группа, состоявшая из 16 «Киттихауков» в сопровождении 10 «Аэрокобр». Еще до того как самолеты легли на боевой курс, им пришлось вступить в бой с «мессерами», из-за чего два Р- 40 сбросили свои бомбы в море. Остальные истребители-бомбардировщики атаковали эскортные корабли, кроме шести «Киттихауков», сбросивших по курсу движения каравана 6 дымовых бомб ДАБ-100. Таким образом, планировалось прикрыть от огня дальнобойной зенитной артиллерии атаку штурмовиков.
К сожалению, вражеские истребители нарушили график атаки. За десять минут, прошедшие между атакой истребителей-бомбардировщиков и Ил-2 сильный ветер разметал завесу и «горбатым» пришлось преодолевать огневую завесу без «поблажек». Целью шестерки штурмовиков также были эскортные корабли, но сброшенные с пологого пикирования и высоты в 1000 м бомбы в них не попали.
Главный удар состоялся в 09:07–09:08. Две группы высотных торпедоносцев — четыре Ил-4 майора Волошина и шесть А-20 майора Литвинова — в окна облаков сбросили с высот 2000 и 2500 м соответственно циркулирующие торпеды. Одновременно две группы штурмовиков атаковали транспорты, сбросив с пикирования 18 ФАБ-250 и 2 ФАБ-100. На этот раз скоординированный по времени удар достиг своей цели. Попаданием 250-кг авиабомбы был поврежден транспорт «Флорианполис» (7019 брт), а одна из торпед поразила небольшой транспорт «Диксие» (1671 брт), который быстро затонул. Наши потери в этот день составили всего четыре Ил-2, два из которых были сбиты в воздушном бою, остальные — зенитной артиллерией. Немцы потеряли пару «Мессершмиттов», третий в поврежденном состоянии сел на аэродром Свартнес. Судя по всему, повреждения транспорта «Флорианполис» оказались достаточно тяжёлыми и после разгрузки в Киркенесе он остался для проведения ремонта. Эта задержка оказалась фатальной для него и 28 июня он был потоплен нашей авиацией в порту.
Операция против конвоя «Е.121» стала наиболее успешной из всех предпринятых ВВС СФ в 1944 г. В дальнейшем, вплоть до начала эвакуации германских войск из Лапландии в октябре 1944 г., североморские ВВС не предпринимали крупных операций по разгрому конвоев в море, предпочитая бомбить вражеские суда в Киркенесе. Лишь дважды — вечером 17 июня и 17 августа в этих налетах принимали участие Ил-4 (в первом случае два, во втором пять машин). Результативным оказался лишь второй удар. В тот раз в порту Киркенеса погибли транспорта «Петер Борнхофен» (1345 брт) и «Зебу» (1894 брт), последнее, впрочем, было вскоре поднято и отбуксировано в Тронхейм. Вряд ли их потопление было делом рук экипажей двухмоторных «Илов», поскольку кроме них в налетах 17 августа принимали участие 19 «Бостонов», имевших более эффективные прицелы, и 12 Ил-2, атаковавших суда с «пистолетной» дистанции. В то же время из пяти Ил-4 два стали жертвами зенитной артиллерии.
