К 23 часам, когда отбомбился последний полк, в строю конвоя осталось пять транспортов, два крейсера, два миноносца и два тральщика. Были потоплены восемь транспортов, еще пять транспортов и два тральщика потеряли ход, затем все они были потоплены следовавшими за конвоем подводными лодками из завесы у Готланда.
В 21:30 был нанесен массированный воздушный удар по линкору «Тирпиц». В атаке участвовали два полка пикирующих бомбардировщиков и полк торпедоносцев. От Таллина полки пикировщиков, не имевших опыта поиска морских целей, лидировали торпедоносцы. Сопровождающий бомбардировщики полк истребителей разогнал эскадрилью прикрытия эскадры.
В 21:30 по команде руководившего налетом командира полка торпедоносцев подполковника Шумского 25 торпедоносцев и 32 пикировщика АР-2 и Пе-2 одновременно со всех направлений атаковали линкор. Их встретили огнем 64 орудия кораблей калибром от 20 до 381 мм. Основное внимание зенитчики уделили торпедоносцам. Им удалось сбить четыре торпедоносца и два пикировщика. Линкор получил четыре торпеды и не менее девяти попаданий бомб. Звено разведчиков МБР-2, сопровождавшее линкор в отдалении, сообщило, что после налета линкор двинулся к шведскому берегу ходом не более десяти узлов, имея на борту три крупных очага пожаров, с креном на правый борт.
В 22 часа отряд легких сил Балтфлота в составе двух легких крейсеров и трех дивизионов эскадренных миноносцев, всего 13 вымпелов, под командованием командира отряда легких сил контр-адмирала Дрозда атаковал патрулировавший выход из Ирбенского пролива отряд немецких кораблей: «карманный» линкор «Адмирал Шеер» и два эскадренных миноносца. Артиллерийский бой проходил на дистанции 80–120 кабельтовых и продолжался до полуночи. Торпедной атакой линкор был потоплен. Крейсер «Киров» и эскадренный миноносец «Сторожевой» получили значительные повреждения и вернулись в Рижский залив. Эсминец «Гордый» затонул.
Дивизион лидеров эсминцев капитана второго ранга Петунина, воспользовавшись тем, что немецкие корабли были связаны боем, оторвался от противника и двинулся на перехват конвоя. К моменту подхода наших эсминцев к заливу Тагалахт транспорты уже втянулись в залив. Эсминцы были обстреляны немецкими легкими крейсерами и после короткой перестрелки отошли.
В 04:40 подлодка Щ-27 старшего лейтенанта Травкина