与要塞的防空火炮猛烈射击，均未能击落敌机。第1队日机渐渐逼近并降低高度，终于到达舰队上方的攻击阵位。第一批10多枚60公斤炸弹落在“平海”舰与“宁海”舰之间，冲起一阵红光，继之以天崩地塌的一声爆炸，激起巨大的水柱，竟将“平海”全部船影遮住。这些落在“平海”左舷的近失弹虽然没有伤及舰体，但是破片对甲板上的人员和仅有薄弱装甲防护的装备造成了巨大损害。舰首锚链舱受损，第2高射炮位被破片摧毁，炮手一等兵周兆发、枪炮上士陈得贵殉职，见习指挥高级防校毕业生高昌衢少尉见炮位枪炮兵全部负伤，奋不顾身，亲自操炮射击，也壮烈殉国。
前部米舱开始浸水，舰尾亦被多块破片击中，正在发令的舰长高宪申腰部受创，伤势甚重，但他命人找来绷带，将伤死死缠住，坚守在指挥位置。
“宁海”号舰尾亦被弹片击中。第一攻击波转瞬即逝，中国炮火未能击中敌机。 第2队日机见第一波攻击得手，从上游钻过云层，以“平海”为目标再次进行水平投弹。20余枚炸弹发别落在“应瑞”舰前后以及“平海”、“宁海”舰之间。“平海”舰的舰尾又遭到近失弹碎片击中，第1炮位见习指挥孟汉霖殉职，机枪手负伤。汽艇舵手二等兵郑礼湘看见机枪无人操作，奋不顾身地冲向机枪，手握到枪柄时胸部即被击穿，壮烈牺牲。
再扑身向前抢枪的帆缆中士严祖冠也被破片击中殉职。正修理机枪的枪炮上士张玉成身负重伤。做为第二轰炸目标的“宁海”舰也有两名士兵负伤。
这次投弹也击伤了“应瑞”舰，致使该舰的左鱼雷发射管被击穿，前桅与舰侧铁板被击穿十余孔，并有士兵三员负伤。 中国防空炮火仍无斩获。 11时30分，警报声再次响起，“加贺”号上海基第2航空战队的6架96舰攻片刻便飞临要塞上空，首先向“宁海”号发起攻击。此时中国海军各舰高炮存弹量已经不足，但仍英勇地开火迎击。在弹幕中敌机被迫提前投弹，数十枚250磅重型炸弹均落在“宁海”、“平海”两舰附近，无一命中。但是这批重磅炸弹的威力却使“宁海”军舰的船舷及甲板被击穿10余孔，水兵4人被炸成重伤。“平海”轻重伤十数人。
下午4时30分，敌第2联合航空队第12航空队的92式舰攻6架与95式舰战3架再次来袭，攻击矛头仍是“平”、“宁”两舰。海军以炮火远距组成拦截火网，打乱敌队形，使敌机无法接近俯冲投弹。敌无奈，高飞钻入云端，向“海容”、“海筹”、“应瑞”舰仓促投弹，但均未命中。后敌机将剩余炸弹全部投入江阴县城进行报复，中国无辜平民伤亡数十人。
1937年9月22日这天，从早上8时至下午5时，中国集结在江阴水面的诸舰和岸边炮台的官兵作战达9小时，“宁海”军舰消耗高射炮弹400余发，机枪弹8000多发；“平海”军舰消耗高射炮弹265发，机枪弹4000余发。敌机的空袭未造成太大损失，仅“平海”舰阵亡5人，伤23人。 当晚，陈季良司令召开各舰舰长会议，下令“平海”绝不能因为避开日机重点轰炸而降下桅顶的司令旗，各舰也不得为了机动，向上游驶去。
1937年9月23日，决战爆发。
清晨5时，下游监视哨突然报告：日军10余艘军舰正向江阴前进。旗舰挂起了备战的战旗，备战的笛号在江阴江面回响着。“平海”、“宁海”与“逸仙”舰三舰官兵冲上甲板，在炮位中安静地等待最后的厮杀——舰队对决。 然而新式战争注定不会给旧思维的中国海军这种机会。
日舰只推进到长山附近就折返了，中国海军官兵莫不感到万分失望。上午7时，“平海”舰下令各舰收炮。 10时30分，瞭望台报告：敌侦察机两架在“宁海”右舷上空盘旋，但距离较远。指挥部预料到必有恶战