Основной удар снова наносился по позициям 361-го СП на турецком валу, являющемся самым слабым звеном в обороне 156-й дивизии. Вал занимал третий батальон полка, наименее пострадавший в предыдущих боях. Его поддерживали остатки первого и второго батальонов, частично сохранившие свои огневые средства.

Терять было уже нечего, и подразделения полка, опиравшиеся на немногочисленные ДЗОты, вели по противнику интенсивный огонь из всех видов оружия до полного израсходования боеприпасов. Это позволяло сдерживать продвижение противника. Около 10 часов утра от командиров батальонов и от артиллеристов стали поступать доклады о том, что в подразделениях заканчиваются боеприпасы. К этому времени противнику удалось уничтожить все уцелевшие за два дня боев полковые орудия.

Начальник полковой артиллерии капитан Эйвазов, когда командовать стало уже некем, отыскал на огневых позициях последнее уцелевшее орудие. Боеспособным его можно было считать весьма условно — на нем был разбит накатник. Все расчеты были уже уничтожены, но снаряды еще оставались, и прицельные приспособления были целы. Эйвазов открыл огонь из этого орудия, после каждого выстрела накатывая ствол вручную, и стрелял до тех пор, пока не погиб.

С каждой минутой бойцов в 361-м полку оставалось все меньше. Полковник Бабиков бросил в бой весь личный состав полка, включая все тыловые, штабные и обслуживающие подразделения. Но еще через полчаса немцы все-таки прорвали линию обороны полка, сделав это на самом выгодном участке — у моря. Здесь атакующие подразделения противника не попадали под перекрестный огонь — обстреливать их можно было только с фронта и с правого фланга.

Смяв левый фланг 361-го СП, немцы быстро сбили его с занимаемых позиций и продолжили движение на Армянск, где еще накануне вечером располагался командный пункт оперативной группы. После прорыва немцев КП пришлось перенести в Будановку.

Несмотря на серьезность сложившегося положения, 5 флотских батарей в этот день стреляли по противнику гораздо осмотрительнее, чем в предыдущий — флот получил приказ наркома ВМФ, требующий «обязать начальников тылов, командиров соединений и флагманских артиллеристов систематически тщательно контролировать расход боезапаса и износ пушечных стволов, чтобы это учитывалось при использовании корабельной артиллерии».

Из-за недостаточных глубин Перекопского залива поддерживать обороняющихся огнем с моря могли только тральщики, которые в силу слабости зенитного вооружения могли вести обстрел противника лишь в темное время суток.

Канонерские лодки Азовской флотилии «Рион», «Дон», тральщик «Войков» и катерный тральщик «Тайфун» поддерживали обороняющихся со стороны Арабатской стрелки. При этом тральщик «Войков» в районе Кирилловки сжег два мотобота с разведкой противника.

Для оказания огневого содействия сухопутным войскам, оборонявшим Перекопские позиции, была привлечена почти вся морская авиация, базировавшаяся в Крыму. Тральщики по ночам вели артиллерийский обстрел района сел Чурюм и Хорлы, однако их стрельба по площади без корректировки большого ущерба противнику не причинила.

Не имея возможности максимально использовать корабли и береговую артиллерию, Военный совет ЧФ бросил на перешеек всю имевшуюся авиацию, получив разрешение наркома ВМФ «не бомбить такие объекты как Бухарест, Сулин и т. п.».

Ночью шестнадцать МБР-2, три ДБ-3 и один ТБ-3 бомбили вражеские войска на Перекопском направлении. Благодаря темному времени суток потери среди этих устаревших машин оказались небольшими. Один МБР-2 не вернулся с задания и один разбился при посадке на свой аэродром, но его экипаж остался невредим.

Днем 11 пикирующих бомбардировщиков Пе-2 под прикрытием истребителей бомбили немецкие части в районе Перекопа. По докладам летчиков, было уничтожено 8 танков и 11 автомашин. Но это, конечно, было явным преувеличением. Самоходные установки, которые часто принимались за отсутствовавшие у противника танки, потерь в этот день не понесли. В боях по-прежнему принимали участие 15 машин.

Фрайдорфская группа истребительной авиации в этот день активно прикрывала воздушное пространство над Перекопом, стараясь обеспечить готовящийся контрудар. После гибели 25 сентября 14 танков стало ясно, что без надежного прикрытия контрудары, наносящиеся малыми силами, будут сорваны авиацией противника. Весь день группа вела воздушные бои над перешейками, сделав 60 самолетовылетов. В воздушных боях, по докладам пилотов, были сбиты четыре истребителя Ме-109 и один пикирующий бомбардировщик Ю-87. Еще два Ме-109 и один Ю-87 удалось подбить. Сама группа потеряла в воздушных боях три истребителя.

Народный комиссар ВМФ приказал Военному совету ЧФ использовать авиацию флота только для помощи 51-й армии и Одессе и для разведки моря.

Командир дивизии генерал-майор Черняев ввел в бой свой резерв, батальон 530-го СП, ранее прикрывавший Литовский полуостров. Свежему батальону удалось отбросить противника к турецкому валу, но силы были слишком неравны. Локализовать прорыв не удалось. Батальон понес большие потери во время контратаки и скоро стал откатываться назад вместе с остатками 361-го СП.

Поддерживаемые самоходными орудиями немцы, прорвав вторую полосу обороны, стали быстро наращивать темпы наступления. Через несколько часов бои завязались уже на окраинах Армянска и Волошина.

Видя, что фронт окончательно прорван и противник увеличивает глубину прорыва, Черняев вынужден был сделать то же самое, что незадолго до этого сделал Бабиков. В бой были введены вспомогательные подразделения 156-й СД. Во второй контратаке участвовали остатки разведбата, две роты саперного батальона и химрота дивизии.

Этой контратакой удалось приостановить натиск немцев на Армянск. Как и в Кантемировке, немецкие самоходки не пошли в населенный пункт, и на северо-западной окраине города завязались упорные бои. Борьба шла за каждый дом и даже за каждый глиняный забор, за все, что могло служить хоть каким-то укрытием от пуль и осколков. Кладбище на окраине города по нескольку раз переходило из рук в руки. За него отчаянно боролись уцелевшие бойцы отошедшего сюда 361-го СП. В бою приняли участие все оставшиеся в живых бойцы, командиры и политработники.

Продвижение противника по открытой местности оказалось настолько быстрым, что часть артиллерии не успела сменить позиции. В наиболее тяжелом положении оказался 498-й гаубичный полк. Немецкая пехота успела выйти к позициям полка и к его наблюдательному пункту.

Командир полка полковник Хаханов доложил по телефону с полкового НП генерал-майору Черняеву: «Немецкие автоматчики в пятидесяти метрах от меня. Занял круговую оборону». Отбиваясь огнем карабинов и гранатами, артиллеристы смогли отбросить прорвавшихся немцев от своих позиций. Во время боя у наблюдательного пункта Хаханов был ранен, и командование полком принял подполковник Сомов.

Несмотря на вынужденное отступление, которое чаще всего проходило неорганизованно, дивизия сумела сохранить половину своих орудий. Возможно, это связано с тем, что в этот день советской авиации наконец удалось прикрыть позиции дивизии с воздуха.