Одновременно с перебазированием частей велась всесторонняя подготовка к операции по овладению островами Моонзундского архипелага, в которой на 13-ю воздушную армию возлагалась задача прикрыть с воздуха сосредоточение войск и кораблей и поддерживать их в ходе десантной операции. Кроме непосредственного взаимодействия с войсками большое внимание уделялось действиям авиации в операционной зоне. Военно-воздушные силы фронта и флота должны были сорвать перевозки противника, эвакуацию с островов, уничтожать его плавсредства в местах стоянок и на переходах.
27 сентября войска Ленинградского фронта вместе с кораблями Краснознаменного Балтийского флота начали боевые действия по освобождению островов Моонзундского архипелага. К исходу следующего дня был очищен от противника остров Вормси. В ночь на 29 сентября высадился десант на остров Муху. Противник оказывал упорное сопротивление. 13-я воздушная армия наносила по врагу удары мелкими группами, подавляя его огневую систему. За два дня армия произвела 103 самолето-вылета, причем более половины вылетов совершили летчики-штурмовики. 30 сентября советские войска при поддержке авиации освободили остров.
На следующий день планировалось произвести высадку десанта на остров Хиума. Но из-за сильного волнения моря операцию пришлось отложить до 2 октября. Однако наша авиация действовала и в этот день. Бомбардировщики и штурмовики наносили удары по опорным пунктам на южном берегу острова. Две группы самолетов Пе-2 во главе с капитаном Н. В. Кузнецовым и старшим лейтенантом В. И. Лепешкиным бомбили укрепленные позиции на острове. Летчики видели, как на земле произошло два сильных взрыва: очевидно, бомбы попали в склады с горючим или боеприпасами.
Утром 2 октября началось десантирование иа остров Хиума. При подходе катеров к берегу противник обрушил на них шквальный огонь. На помощь десантникам подоспели летчики 277-й штурмовой авиадивизии. Группы "илов", ведомые Героем Советского Союза майором Г. М. Паршиным и капитаном Н. И. Арчаковым, с бреющего полета атаковали вражеские батареи и подавили их.
В дальнейшем штурмовики, поддерживая десант, наносили удары по огневым средствам и узлам сопротивления. Бои за остров продолжались и весь следующий день, но авиация из-за резко ухудшившейся погоды действовать не могла. Все же к вечеру остров Хиума был освобожден.
Большую помощь войскам и кораблям оказывала 13-я воздушная армия и при освобождении острова Сарема. В 6 часов 5 октября торпедные катера успешно высадили десант на остров севернее Талику. Противник, не ожидавший высадки в этом районе, сначала не оказывал сопротивления. Но, опомнившись, открыл сильный артиллерийский огонь. С помощью авиации батареи были подавлены.
В последующем экипажи 281-й штурмовой авиадивизии наносили удары по узлам сопротивления и по колоннам автомашин и гужевого транспорта на острове. Летчики 275-й истребительной авиадивизии все время прикрывали наши войска, ведущие бои на Сареме, и переправы. Активно действовала также авиация Краснознаменного Балтийского флота.
Немецко-фашистское командование, понимая, что удержать остров Сарема оно не в силах, приступило к эвакуации своих войск на полуостров Сырве. В порту Курессаре воздушной разведкой было обнаружено более 50 транспортных судов. Вечером 5 октября 74 самолета Пе-2 276-й бомбардировочной авиадивизии совершили налет на эти суда. Группы пикирующих бомбардировщиков, ведомые гвардии майором И. Л. Сиренко, капитанами А. П. Моисеенко, С. Н. Глинским, старшим лейтенантом Д. Д. Борисовым, несмотря на плотный огонь зенитной артиллерии, бомбили суда, причалы и скопления войск в порту.
Удары по портам противника и его судам в море наносились и в последующем. Организованная эвакуация врага была сорвана.
Борьба за удержание господства в воздухе по-прежнему оставалась важной заботой. Хотя неприятельская авиация из-за своей малочисленности и не проявляла особой активности, однако определенную угрозу она представляла, тем более что по указанию Генерального штаба Красной Армии 13-я воздушная армия часть своих сил начала передавать 1-й воздушной армии.
Чтобы ослабить вражескую авиацию, 6 октября был нанесен удар по фашистскому аэродрому на острове Сарема. Две эскадрильи пикировщиков под командованием капитана Н. В. Кузнецова и старшего лейтенанта В. И. Лепешкина, выйдя за облаками к цели, неожиданно обрушились на аэродром. От бомб и пулеметного огня загорелось девять вражеских самолетов. Немецкие истребители, находившиеся в воздухе, сумели атаковать советские бомбардировщики, когда те уже отходили от аэродрома. Путь "фокке-вульфам" преградили истребители прикрытия во главе со старшим лейтенантом Драчко-Ермоленко. Ему удалось поджечь один ФВ-190. Казалось, опасность ликвидирована, но тут командир прикрытия заметил, как фашистский истребитель заходит в атаку на наш бомбардировщик. Отражая его нападение, Драчко-Ермоленко сбил и этот самолет.
При поддержке авиации войска 8-й армии к исходу 8 октября очистили остров Сарема от немецко-фашистских захватчиков, за исключением южной оконечности полуострова Сырве. Не сумев с ходу прорвать оборону противника на перешейке полуострова, наши войска приступили к подготовке планомерного наступления.
Гитлеровское командование придавало особое значение обороне полуострова Сырве, видя в нем ключ к Рижскому заливу. Узкий перешеек, ширина которого не превышала 2-3 км, был сильно укреплен, подходы с моря заминированы.
Пока войска готовились к прорыву обороны на перешейке Сырве, наша авиация не прекращала активных действий. Части и соединения воздушной армии вели разведку баз, коммуникаций врага на полуострове, наносили бомбовые и штурмовые удары по узлам сопротивления, кораблям в портах и на море, прикрывали наземные войска.
В условиях непрерывного перемещения немецких войск на полуострове наши летчики наносили по ним удары сразу после обнаружения. Поэтому воздушная разведка нередко заканчивалась бомбометанием или штурмовкой. Вылетев на разведку, летчики 872-го штурмового авиаполка лейтенант В. В. Титович и младший лейтенант Колесниченко заметили большое движение на переправе. По мосту сплошным потоком двигались автомашины и повозки. Советские летчики не могли пролететь мимо такой цели. Лейтенант Титович, спикировав первым, сбросил бомбы на скопление немецких войск. Движение застопорилось. Младший лейтенант Колесниченко ударил по мосту. На нем возникла пробка. А штурмовики заходили снова и снова, расстреливая гитлеровцев из пушек и пулеметов. В результате смелого налета был разрушен мост, уничтожено пять автомашин и около двадцати повозок.
