К 11 часам обстановка стабилизировалась. Немцам удалось высадить десант численностью до 9 тысяч человек на обоих берегах залива Тагалахт. Десантники захватили две трети полуострова Хундсорт, создав плацдарм размером 7 на 10 км на западном берегу залива. Другой плацдарм размером 3 на 5 км был захвачен на восточном берегу залива. С нашей стороны плацдармы блокировали один стрелковый полк, один кавполк и два полка боевой поддержки. Верховье залива осталось в наших руках. Один полк воздушных десантников численностью до полутора тысяч человек был окружен нашим кавполком на аэродроме Когула и еще один полк — в селении Асте. Немецкие бомбардировщики и штурмовики наносили удары по нашим войскам, атакующим десантников.
Командующий флотом Балтийского моря вице-адмирал фон Фридебург решил вывести из боя получивший тяжелые повреждения броненосец «Шлезвиг-Гольштейн». Все 10 транспортных судов десантного конвоя были сожжены и сидели на мелях в заливе Тагалахт. На плаву в заливе у немцев осталось 6 десантных паромов и 7 катеров, осуществлявших связь между плацдармами на обоих берегах залива.
Нарком флота Н. Г. Кузнецов добился у Верховного Главнокомандующего разрешения использовать авиацию дальнего действия для борьбы с немецкими конвоями и кораблями. Командующий Балтфлотом Трибуц получил согласие командования Прибалтийским фронтом привлечь для борьбы с десантами фронтовую авиацию. Оба имевшихся на фронте полка пикирующих бомбардировщиков было решено использовать против тяжелых кораблей противника.
Командующий 27-й армией генерал Берзарин убедил комфронта Ф. И. Кузнецова перебросить на остров Саремаа еще одну дивизию, ранее входившую в 27-ю армию — 184-ю стрелковую. По предвоенному плану, дивизия осуществляла противодесантную оборону побережья на участке от Пярну до Таллина. После полного укомплектования личным составом дивизий тылового рубежа, актуальность этой задачи отпала. Организовать срочную переброску дивизии на остров Саремаа поручили командующему морскими силами БОБР адмиралу Кабанову. С привлечением по мобилизации рыбацких сейнеров, малых судов и крупных катеров, к утру следующего дня на остров удалось перебросить пять стрелковых батальонов.
В 15–00 в штаб флота поступило донесение с «Щ-14» о выходе из Ботнического залива нового конвоя из 18 транспортов в сопровождении тральщиков и катеров. Позднее выяснилось, что немцы перебрасывали 167-ю пехотную дивизию. Несколько позже с подлодки, стоящей в «завесе» у Готланда зафиксировано прохождение конвоя из 12 десантных паромов и трех тральщиков. Крейсера «Кельн» и «Нюрнберг» с двумя миноносцами форсированным ходом пошли от залива Тагалахт навстречу конвою транспортов. Экстраполяция курсов и скоростей конвоев позволили штабу флота сделать вывод, что и на этот раз целью десантной операции будет остров Саремаа.
С 19 часов по конвою транспортов начала наносить удары дальняя авиация. Всего к ударам было привлечено 9 полков дальней авиации, дислоцированных в полосе Прибалтийского и Западного фронтов. Это была первая за все время войны операция дальней авиации, проведенная в дневное время. Полки подходили к Таллину, где к ним присоединялись звенья флотских бомбардировщиков, выводившие полки на цель. Бомбометание проводили с высоты 6500 метров полковыми залпами из строя «колонна девяток». На такой высоте противодействие оказывали только зенитные пушки крейсеров — всего 12 стволов калибра 88 мм, что не обеспечивало достаточной плотности зенитного огня. При таком способе бомбометания бомбовый ковер накрывал полосу шириной 1200 метров и длиной 2800 метров. Загрузка бомбардировщиков стокилограммовыми фугасными бомбами обеспечивала среднюю плотность поражения в одну бомбу на гектар площади. Большая ширина зоны поражения делала бессмысленными маневры уклонения, которые пытались совершать транспорты и корабли. Попадания одной стокилограммовой бомбы, как правило, хватало для потопления или, по крайней мере, обездвиживания транспорта водоизмещением 2–3 тысячи тонн.
К 23 часам, когда отбомбился последний полк, в строю конвоя осталось 5 транспортов, два крейсера, два миноносца и два тральщика. Были потоплены 8 транспортов, еще пять транспортов и два тральщика потеряли ход, затем все они были потоплены следовавшими за конвоем подводными лодками из «завесы» у Готланда.
В 21–30 был нанесен массированный воздушный удар по линкору «Тирпиц». В атаке участвовали два полка пикирующих бомбардировщиков и полк торпедоносцев. От Таллина полки пикировщиков, не имевших опыта поиска морских целей, лидировали торпедоносцы. Сопровождающий бомбардировщики полк истребителей разогнал эскадрилью прикрытия эскадры.
В 21–30 по команде руководившего налетом командира полка торпедоносцев подполковника Шумского 25 торпедоносцев и 32 пикировщика АР-2 и Пе-2 одновременно со всех направлений атаковали линкор. Их встретили огнем 64 орудия кораблей калибром от 20 до 381 мм. Основное внимание зенитчики уделили торпедоносцам. Им удалось сбить 4 торпедоносца и два пикировщика. Линкор получил четыре торпеды и не менее девяти попаданий бомб. Звено разведчиков МБР-2, сопровождавшее линкор в отдалении, сообщило, что, после налета линкор, двинулся к шведскому берегу ходом не более десяти узлов, имея на борту три крупных очага пожаров, с креном на правый борт.
В 22 часа отряд легких сил Балтфлота в составе двух легких крейсеров и двух дивизионов эскадренных миноносцев, всего 13 вымпелов, под командованием командира отряда легких сил контр-адмирала Дрозда атаковал из Ирбенского пролива отряд немецких кораблей: тяжелый крейсер «Адмирал Шеер» и два эскадренных миноносца против двух легких крейсеров и одиннадцати эсминцев. 6 орудий калибра 280 мм, 8 орудий калибра 150 мм и 10 орудий калибра 127 мм у немцев против 18 орудий калибра 180 мм и 44 орудий калибра 130 мм у нас. Артиллерийский бой проходил на дистанции 100–160 кабельтовых и продолжался до темноты. Немецкие корабли получили значительные повреждения и после наступления темноты вышли из боя. Один немецкий эсминец затонул. Крейсера «Киров», «Максим Горький» и четыре эскадренных миноносца также получили значительные повреждения и вернулись в Рижский залив. Эсминцы «Статный» и «Суровый» затонули. Пять эсминцев двинулись на перехват конвоя. К моменту подхода наших эсминцев к заливу Тагалахт, транспорта уже втянулись в залив. Эсминцы были обстреляны немецкими легкими крейсерами и отошли. В 00–40 подлодка «Щ-27» старшего лейтенанта Травкина оказалась в выгодной позиции в 8 кабельтовых от крейсера «Нюрнберг». Подводники своего шанса не упустили. Получив попадание в левый борт, крейсер малым ходом пошел на северо-запад.
В заливе Тагалахт транспорта и десантные баржи попали под обстрел полевой артиллерии двух наших дивизий. Немецкие крейсера были заняты перестрелкой с нашими эсминцами и не имели возможности подавить полевую артиллерию. В итоге все пять транспортов загорелись и выбросились на мели. Всего противнику удалось высадить на берег чуть больше стрелкового полка. Остальные части 167 пехотной дивизии нашли свою смерть на дне Балтийского моря.
В 00–40 немцы высадили парашютный десант в составе одного полка на аэродроме Лейзи, им удалось захватить ВПП и уничтожить большую часть самолетов-истребителей. Одновременно на аэродроме Когула был высажен с планеров еще один десантный полк. Генерал Берзарин отдал приказ направить в Лейзи три стрелковых батальона из 184 сд, высадившихся на юго-восточном побережье Саремаа. Два батальона, высадившиеся в порту Курессааре, были направлены в Когула. Утром высадившиеся десантники были окружены подошедшими батальонами.
Переброска на Саремаа подразделений 184 сд продолжалась весь день 23 июля. К концу дня дивизия была переброшена полностью. Наши войска на острове получили значительный перевес в силах над десантами противника. К концу дня все захваченные противником плацдармы были надежно блокированы. Войска приступили к уничтожению десантов.
Утром 23 июля торпедоносцами и пикировщиками был нанесен массированный авиационный удар по тяжелому крейсеру «Лютцов». Получив три попадания торпедами и не менее 10 попаданий бомбами, крейсер затонул. Фон Фридебург вынужден был отвести все свои уцелевшие тяжелые корабли в германские воды.
