9 сентября приказом командующего Южным фронтом флотилия передавалась в непосредственное оперативное подчинение 9-й армии. В тот же день командующий армией возложил на флотилию полную ответственность за оборону участка Кринки – Днепровский лиман, придав ей в оперативное подчинение, кроме имевшихся сухопутных частей, еще 8-й инженерный батальон. В районе Кринки на правом фланге флотилии должна была действовать 74-я стрелковая дивизия.
10 сентября противник, наступавший из района Каховки, к вечеру занял поселки Большая Маячка, Большие Копани и продолжал развивать наступление в направлении на Скадовск. Части 9-й армии отошли на восток. Флотилия в очередной раз могла оказаться в окружении – что и произошло 11 сентября, когда к 15:00 части Красной Армии оставили Скадовск. Связи со штабом 9-й армии ни у флотилии, ни у Тендровского боевого участка не было. Надеяться было не на кого.
Из всех имеемых частей своим приказом командующий Дунайской флотилией сформировал сводный полк общей численностью в 1700 человек. Кроме того, в состав сводного полка входили 46-й отдельный зенитный артиллерийский дивизион и батарея 122-мм гаубиц.
Кораблям и судам флотилии поставили задачу по особому сигналу сосредоточиться в район островов Круглый, Соколиный – нижнее устье протоки Конка. При этом бронекатера и катерные тральщики должны были снять личный состав постов СНиС и морской пехоты, находившиеся в обороне в районе Херсона и хутора Пятихатка.
Начальнику тыла флотилии приказали подготовить все баржи и буксиры и выходить по сигналу с расчетом прибыть в Тендровский залив к исходу ночи 13 сентября; все тыловые учреждения требовалось перебросить по направлению Новая Збурьевка – Чулаковка – Циммервальд. Штаб флотилии, участок СНиС и 17-я пулеметная рота должны были отходить по сигналу командующего в том же направлении.
Несмотря на упорное сопротивление сухопутных частей обороны флотилии при поддержке бронекатеров, к рассвету 12 сентября противнику удалось форсировать Днепр в районе Херсона и высадиться на остров. В течение суток части Тендровского боевого участка вели тяжелые оборонительные бои и к 16:00 вынуждены были отойти на новый рубеж обороны Большая Кардашинка – Келегейские хутора.
Корабли сосредоточились в районе острова Соколиный. Бронекатера и катерные тральщики сняли личный состав постов СНиС и 7-ю роту морской пехоты.
13 сентября приказом Военного Совета Черноморского флота все сухопутные части Дунайской флотилии передали в оперативное подчинение Тендровскому боевому участку. Флотилии же поставили задачу поддержать левый (западный) фланг этого участка со стороны Днепровского лимана.
14 сентября корабли флотилии подвергались непрерывным ударам с воздуха. Канонерская лодка «Днестр» получила несколько осколочных повреждений, четыре человека были ранены. При переходе в Ак-Мечеть на канлодке «Буг» попаданием снаряда выведено из строя 130-мм орудие и все зенитные средства. При этом монитор «Железняков» находился в районе Свободный порт, а монитор «Ударный», заградитель «Колхозник», бронекатера, катерные тральщики и глиссеры действовали в устье Днепра.
16 сентября произошла смена командования Дунайской флотилии – ее командующим стал контр-адмирал А. С. Фролов.
В дальнейшем корабли флотилии продолжали оказывать огневую поддержку обороняющимся войскам, при этом почти непрерывно находясь под ударами противника. Так, 17 сентября монитор «Железняков» подвергался атаке 17 самолетов. Повреждений удалось избежать, но он был вынужден во второй половине дня перейти в Свободный порт.
При прорыве вспомогательных кораблей в ночь на 18 сентября в районе острова Первомайский подорвались на минах две баржи и плавбаза бронекатеров; буксиры при этом получили незначительные повреждения.
19 сентября произошло то, чего в этих условиях трудно было избежать – у Кинбурнской косы в районе Покровка монитор «Ударный» получил несколько прямых попаданий авиабомб и погиб. В то же время «Железняков» получил несколько тяжелых повреждений от осколков и взрыва бомб возле корабля.
21 сентября в результате неоднократных воздушных налетов на район Покровка прямыми попаданиями бомб потоплены заградитель «Колхозник» и бронекатер № 401, производившие гидрографические работы, причем погиб почти весь личный состав этих кораблей. Сторожевой катер МО-127 взрывной волной выбросило на берег, но затем его стащили на воду, и, несмотря на повреждения, он самостоятельно дошел до Ак-Мечети.
В ночь на 23 сентября силами и средствами флотилии остатки личного состава Тендровского боевого участка и боевое имущество, за исключением нескольких автомашин, эвакуировали на Тендру. Все усилия противника отрезать отходившие части от плавучих средств потерпели неудачу С 22 по 24 сентября немецкие пикирующие бомбардировщики потопили в районе Тендры эсминец «Фрунзе», канонерскую лодку «Красная Армения», морские буксиры «Тайфун» и ОП-8, баржи флотилии с боезапасами, топливом и вещевым имуществом, а также большое количество мелких судов.
25 сентября все корабли Дунайской флотилии, кроме двух бронекатеров, а также ее суда и сухопутные части по приказу Военного Совета Черноморского флота через Ак-Мечеть и Евпаторию начали движение в Севастополь, куда прибыли 1 октября. Там им предоставили время на укомплектование и ремонт. Не дошел до Севастополя буксирный пароход «Аккерман» – на нем вышла из строя машина, и пароход сильным северо-восточным ветром снесло к турецкому берегу вблизи города Синоп, где его интернировали. Так завершился очередной этап боевой деятельности Дунайской флотилии. Но, как оказалось, не последний.
8 октября командующий Черноморским флотом вышел с ходатайством перед Наркомом ВМФ о сохранении Дунайской флотилии и перебазировании ее в Камыш-Бурун для недопущения ворвавшегося в Крым противника через Керченский пролив на Таманский берег. Более того, командующий просил разрешение усилить флотилию дивизионом канонерских лодок типа «Красная Грузия» и плавучей батареей.
Это предложение может показаться странным, так как уже существовали Азовская флотилия и Керченская ВМБ, а силы Дунайской флотилии можно было просто включить в их состав. Однако сделали иначе, и в этом была своя логика. Дело в том, что в условиях обстановки, складывающейся на побережье Азовского моря, Азовская и Дунайская флотилии должны были действовать на различных операционных направлениях. Поэтому с 1 по 15 октября Дунайская флотилия проходила в Севастополе как ремонт, так и частичное доукомплектование и переформирование. В ее состав включили плавучую несамоходную батарею № 4 (три 100-мм и три 45-мм орудия и шесть пулеметов М-1) с буксиром СП-1 и пять сейнеров, дивизион канонерских лодок в составе «Красная Грузия», «Красный Аджаристан» и «Красная Абхазия». Кроме того 7-ю роту морской пехоты развернули в батальон.
