撤退过程中用轻重机枪交替射击制造了持续的压制力，日军没能在第一时间组织有效的追击。
最后一批部队在夜色中渡过蕰藻浜时，几发迫击炮弹就落在了他们刚才据守的河堤上，把土坎炸塌了半边。
十一月三日清晨，苏联航空队的伊-16战斗机群再次飞临蕰藻浜上空。
这一次，日军早有准备。驱逐舰上的防空炮火在飞机进入射程之前就已开始射击，高射炮的炮弹在天空中炸开一团团灰白色的烟幕。
与此同时，日军从长江口的航母上起飞的九六式舰载机也出现在云端边缘。双方飞机在蕰藻浜上游的空域中交错相遇，几乎在同一时刻进入了对方的射程。
伊-16机群试图突破日军战斗机的拦截，直接攻击江面上的驱逐舰，但日机数量占有优势，几次俯冲都被缠住。
空战持续了一段时间，苏联飞行员击落了数架日机，同时在日机的轮番攻击和舰艇防空炮火的夹击下，伊-16机群有四架飞机被击落，拖着黑烟坠入田野和江面。
剩余飞机在编队长机的指挥下转向北撤，脱离战场。