激战中，平海号先后击落4架敌机，击伤5架，其中2架凌空爆炸，碎片在甲板上飞溅。但又有3枚炸弹击中军舰，炸坏了机舱和弹药库，军舰大量进水，动力也基本失去。
到了这种地步，平海号还在顽强抵抗。
水兵们纷纷跳入齐腰深的水中，用一切东西甚至衣服和身体堵缺口，抢出炮弹继续射击。
无奈小小的轻型巡洋舰，如何能够经受住这种打击，几十分钟后，平海号因为舰身的5个缺口大量进水，舰体向左侧倾45度，完全失去控制，最后搁沉于十二圩浅滩。
此时军舰已经无法作战，也无法动弹，代理舰长叶克铨只得含泪下令弃舰。
第一舰队司令陈季良不愿意离舰，要与军舰共存亡。
但叶克铨舰长劝告他第一舰队务必有人指挥作战，如果现在司令官就死了，对整个作战会有极大影响。
陈季良知道他说的有道理，改为登上逸仙号炮舰，继续指挥战斗。
在平海号被日军密集轰炸的同时，宁海号也好不到哪里去。
22日的空袭中，宁海号也被日军飞机轮流攻击。上午被12架敌机突袭，舰首被一枚炸弹击中。好在是一枚30公斤的小炸弹，造成损失有限，只炸伤了2个水兵。下午又被6架敌机来回扫射，舰身被打出几十个洞。好在其他的攻击都被宁海号击退，伤亡并不严重，损失也不算大。
当天宁海号发射76毫米高炮炮弹400多发，机枪8000多发，都是平海号的一倍，成为防空火网的主力。这主要是宁海号的高射武器数量更多，威力也更大。
23日，开始日机是冲着旗舰平海号来的，宁海号受到的攻击不多。但平海号被重创以后，舰队司令陈季良命令向长江上游做机动，躲避日军轰炸。日军见平海号必然要沉没，立即转而攻击宁海号。
下午3点，日军以又以38架飞机从三个方面攻击宁海号。宁海号防空炮拼死射击，当场击落2架敌机，但同时舰首、了望台、左右舷先后中弹三枚，舰身严重受损，还燃起了大火。水兵伤亡很大，连舰长陈宏泰上校的腿部也负重伤。
陈宏泰简单包裹了伤口，继续指挥战斗。但伤口很大，流血越来越多，最终几乎不能站立，这才在一个多小时后送到医务室急救。
宁海号受重伤以后，却没有放弃作战，官兵仍在奋力支持。
枪炮上士陈永和被弹片击中头部，鲜血满面，连眼睛都遮住了。他顾不上裹伤，抹去眼睛上的血，继续开枪射击。
见习生孔繁均本来是来军舰实习的，没有受过实弹射击训练。但见几个高射机枪手都被炸死，无人操作机枪，他毅然举起高射机枪射击，居然击伤一架敌机。
宁海号军需官陈惠回忆：宁海号前段高炮由我指挥。激战中，宁海号先后被60公斤炸弹2枚炸中。我奔上驾驶室向舰长报告损毁情况，发现驾驶员林人骥已经倒在血泊中，脑浆溅满了驾驶舱。陈宏泰舰长自己身负重伤，但仍然镇定自若的指挥。战斗进行了一个多小时，装弹兵汇报：开花弹（防空用弹）已经所剩无几，怎么办？为了不让敌机畅所欲为，我下令“以穿甲弹继续还击”。趁着我防空炮火减弱的机会，敌机又炸中舰桥。我觉得一阵热浪冲过来，顿时失去知觉。苏醒时敌机已经飞走，战斗停止，宁海号搁浅在江边，官兵纷纷游水登岸。
由于宁海号的坚持，日军23日并没有能够将宁海号击沉。
不过宁海号伤势不轻，前后被日军飞机投弹高达150多枚，舰首，左右舷、弹舱、甚至米舱等都被炸坏。全天宁海号高炮炮击700多发，高射机枪射击5000多发，击落敌机4架，击伤2架。
但全舰几乎都被炸毁，伤亡官兵62人（不含轻伤），高射枪炮兵伤亡过半，炮弹也基本耗尽。
当晚，受重伤的宁海号奉命向南京撤退。
但24日宁海号踉跄行驶到八圩港口时，几个破口被江水撕开，水漫过甲板，军舰倾斜20多度，搁浅在岸边。舰长陈宏泰无奈下令弃舰，官兵们卸下武器游水上岸，此时宁海号已经沉没了。
平海号和宁海号在9月23日和24日分别沉没，中国最先进的两艘轻型巡洋舰就这样没了。
就和蒋介石说的一样，花费了近1000万法币的军舰，坚持了3天就完了。
显然，由于中日海军空军实力悬殊，中国海军的大型军舰是难以有效作战的。
所以在两舰沉没以后的25日，海军将年龄超过40年的“海圻”、“海容”、“海筹”、“海琛”4艘巡洋舰沉在江阴，作为辅助阻塞线。
为什么把军舰也沉没了？因为连宁海号和平海号都难以逃过日军飞机的大型空袭，这些连防空火炮都没有，只有几挺高射机枪的老舰怎么可能生存下来。与其被日军击沉，还不如作为阻挡日军的阻塞物。
事实证明，这个决定是成功的。
于是，宁海号和平海号的历史就这样结束了。即便他们可以不惧怕扬子江舰队的主力军舰，却在没有制空权的情况下，难以和日军的航空母舰对抗。
有人说，中国空军为什么不来协同防御呢？
因为当时国军空军已经伤亡惨重，连首都南京的防御都无能为力，只能依靠高炮部队和苏联援华飞行队的少量飞机，不可能为舰队护航了。
两舰的余生
此次江阴的空袭作战中，国军损失很大，但仍然苦苦支撑。
稍后，仅次于宁海号平海号，中国第三大巡洋舰逸仙号也被空袭沉没。
逸仙号巡洋舰是中华民国自行建造的一艘轻型巡洋舰，排水量1560吨，是中国新型军舰中的第三大舰。
该舰由江南造船厂于1931年完成，造价比宁海号便宜不少，仅为300万元。
不过虽然宣称是巡洋舰，实际仅仅是驱逐舰的吨位。但逸仙号没有安装鱼雷发射管，所以也不能算是驱逐舰，只能算是炮舰。
它的武器相比宁海号和平海号就差远了，装备有150毫米前主炮1门和140毫米后主炮1门，以及76毫米高平两用炮塔4座。
攻击力不怎么样，防御力也不行。虽然船壳是软钢的，但舰身没有装甲。
在24日宁海号沉没以后，逸仙号作为第三大舰，接过了旗舰的位置，陈季良司令继续指挥。
24日当天，该舰遭遇日军密集轰炸，勉强支持下来。
25日，日军出动16架飞机针对逸仙号发动突袭。逸仙号击落2架敌机，但中弹多处。逸仙号的防空火力薄弱，无法和宁海号相比，当日作战甚至连主炮都对空开火了。
要知道150毫米前主炮没有对空瞄准设备，也没有开花弹，根本就不可能击中敌人。这也就是拼命了，只要能开火的全面开火。
逸仙号受重伤以后，因为弹药耗尽，几乎无法作战，舰长要求陈季良立即离开军舰，然后弃舰。
陈季良却坚决不肯弃舰，他说：不是还有十多发炮弹吗，要和敌人拼到底。
随后又一轮空袭中，所有炮弹全部打完，逸仙号又被炸中，几乎全毁，陈季良这才下令弃舰，军舰向浅滩冲击以抢滩。
没想到日军飞机死缠烂打，继续轰炸扫射。激战中，在甲板指挥的陈季良司令也被炸伤。倒地不起的陈季良，恼怒之下拔出手枪对空中射击。部下见司令官如此，也纷纷带伤拿起步枪手枪对空射击，战斗到最后一刻。
在三艘军舰先后搁浅沉没以后，海军部安排人将军舰的武器全部拆下带走，只有140毫米主炮重量太大，超过20吨到50吨，无法搬运，只得放弃。
不过虽然舰队遭受重创，但其余军舰仍然在苦战，连清末的炮舰和鱼雷艇都赶来，又坚持了1个多月。在两个多月的作战中，中国主要作战舰艇被炸沉10艘，自沉12艘，损失非常惨重，却取得还算满意的结果。
直到1937年12月1日，江阴城和江阴要塞被日本陆军攻陷，无法继续作战的中国海军才于3日纷纷离开江阴一线撤退，留下了大量水雷。
日本舰队畏惧中国海军的力量，在这么长的时间内始终不敢靠近江阴阻塞线。直到12月2日才有4艘军舰赶到江阴外围，但连续触发水雷，三艘被炸沉炸伤。
直到4日，日军舰队才陆续开到江阴一线，开始紧急的疏通工作。而4日，南京保卫战已经打响，中日两军开始全面交火。陆军很快从三面包围南京，要求海军尽快赶到剩下的一面，也就是长江一线彻底合围南京的八万中国守军。
失败的是，只是由于水雷众多，阻塞线牢固，海军始终在江阴一线不能前进。
到了11日，南京保卫战接近尾声时，海军用尽全力，在阻塞线上打开了一个小缺口。
而日本海军因为这个封锁线，距离南京还有150公里以上。最终日本海军派出一些最轻型的炮艇勉强驶过封锁线，紧急赶到南京，又被南京乌龙山炮台拦截。
由于这些炮艇太弱，和乌龙山炮台缠斗了数日之久，最终还是依靠空军才炸毁炮台。而海军于13日赶到南京下关水面的时候，南京的国军在12日下达撤退命令，此时已经撤退了1天时间，有超过2万人从长江上撤走。
日本炮艇编队立即在江上扫射剩余的国军船只木筏等，造成国军几千人伤亡，但终究迟了一步。
本来南京守军8万多人被日军主力三面包围，一面背靠长江，只要日本舰队及时赶到，恐怕一个也撤退不了。
这8万多人中，除了之前战斗伤亡的2万多人，最终有3万多人成功突围，有2万人死于突围的路上和后来的大屠杀中。也就是说，南京最终撤退出了一半以上的部队，而撤退基本都是从长江上突围出去的。
可见，宁海号和平海号的牺牲和坚持还是很有意义的。
有意思的是，日本和汪伪政权却没有放弃对这三艘军舰的兴趣。日本方面于1938年将这三艘军舰先后打捞出来。
由于这三艘军舰都沉没在长江水道，对长江航运有很大影响，所以必须打捞。同时，由于是沉在江中，所以打捞比较容易，而且江水对钢铁腐蚀有限，军舰打捞以后经过修理还是可以继续使用的。
大体修复以后，汪伪政权提出这是中国的财产，希望日本方面转让给他们。当时日本人满口答应。不过日本人随后很快反悔，因为这三艘军舰毕竟是30年代建造的新式军舰。
日本人将三艘军舰开回国内，不过这三艘小军舰对于当时如日中天的联合舰队根本不算什么。所以逸仙号作为海军潜水舰队的练习舰，不用于军事作战。
而宁海号和平海号干脆停泊在港口作为水兵的宿舍。
到了1944年，联合舰队已经被重创，大部分军舰沉入太平洋海底，于是平海号和宁海号也被紧急改装投入一线，作为掩护运输舰的护航舰使用。
此时联合舰队已经很难有效作战，过时的宁海号和平海号也无法胜任这种远洋作战。
宁海号投入前线仅仅3个月，于1944年9月19日在御前崎南方八丈岛被美国潜艇鲥鱼号击沉。
平海号的生命稍微长了一些，它也在进入前线后的第三个月，于1944年11月25日在菲律宾吕宋岛被美军航母舰载机击沉。
逸仙号由于过于老旧，又是浅水设计，难以进入远洋作战，只能停泊在日本近海。日本投降后，逸仙号还给了中国，随后编入中华民国海军，参加了第二次国共内战。大陆沦陷以后，逸仙号跟随舰队撤到台湾，一直到1958年才退出现役。
平海号宁海号，你们完成了自己的任务，你们没有失职，你们是抗战的英雄！
