两艘军舰都受了伤，又有氧气鱼雷的威胁，沈鸿烈只得下令撤退，但是“屋漏偏逢连夜雨”的是，来自仁川与汉城的数百架日军飞机几乎同时赶到了战场，前者全是战斗机，对两艘中**舰没什么直接威胁，但是来自汉城的飞机不但数量更多，而且其中还有近百架陆航轰炸机，这令定远与致远这两艘军舰上的中国海军官兵纷纷色变。但就在这时，西北方向的天空也同样出现了黑压压的机群，一些头脑灵活的海军官兵首先反应过来，惊喜道，“是我们的飞机！”
有雷达的帮助，鬼子出动如此大规模的机群必然会惊动青岛的第一战区前敌指挥部，这一点鬼子也所预料，事实上他们一下子出动这么多飞机，固然是为了消灭那些被俘日舰，同样也不无藉此将华北航空总队主力诱而歼之的打算，要不然鬼子也不会派来这么多的战斗机了。但令他们大感意外的是，“敌机的数量怎么这么多？”
日军的飞行员们虽然知道己方的战报素来夸大，但不管如何，总归也有个限度，可是现在目测敌机的数量竟然超过了500架，这几乎是情报中所说的两倍之多，饶是鬼子的飞行员一向骄傲，心中也不禁打起鼓来。他们却不知道，第二批苏援航空队的50架飞机和相应的飞行员在不久之前刚刚飞抵济南，现在情况紧急，胡卫东也就将他们都派了出来以壮声势，真要和鬼子死拼的话。这些虽然比第一批苏援航空队底子好很多、却终究还是缺乏实战经验的苏联飞行员只怕很难有太好的表现。不过，能够威胁到鬼子机群的，不仅仅是战斗机
“怕毛！给我狠狠地打！敌机越多，咱们的战果越大！打不中比打中还难，这样的机会可不多！”，出身于十五军防空旅的致远号政治部主任唐军虽然长得清秀白净，嘴里却是脏话不断。但或许正是被他的镇定与乐观所感染，致远号上之前因为主炮塔引走和挡住了敌军炮火而没有受到什么损失的24门大口径高射炮率先对着几乎遮蔽了东方天空的敌军机群发出了怒吼
历史上直到二战中后期才出现的“炮瞄雷达+近炸引信”组合确实好用，第一轮齐射就击落了两架冲在前面为轰炸机作掩护的日军战斗机。另有多架敌机不同程度地受伤，唐军登时一拍大腿叫道，“打得好！再给老子干几架下来！”
鬼子的飞行员虽然对敌人突然冒出这么多飞机有些疑惧。但终究没有失去进攻的勇气，十几架俯冲轰炸机率先冲出队列，不顾一切地扑向与定远号之间尚有一段距离、还形不成交叉火力的致远号。随着距离的拉近，敌舰的大口径高射炮威胁越来越大，但鬼子的轰炸机飞行员相信，只要成功冲过弹幕，这艘排水量一万多吨的重巡洋舰就会如同被剥去衣服的美女一样任其施为了。然而，还没等这些日军陆航的俯冲轰炸机下降到可以开始俯冲的高度（000米左右），致远号上的近防系统就开始发威了，虽然相应的快速反应炮瞄雷达还没研制成功。但历史上被称为奇迹的陀螺瞄准具广泛装备之后，同样可以令其命中率与反应速度暴增数倍之多