最惨烈的战斗发生在1937年9月22日和23日，日海军轮番轰炸中国海军及岸上阵地，旗舰平海号遭到80架以上飞机的轰炸，平海号的姊妹舰宁海号也遭到至少70架次飞机的轰炸。
1937年9月22日，天气阴沉无风，江阴战役中最残酷的一幕揭开了。
上午10时20分，瞭望台发出空袭警报，各舰炮位随即进入一级战备。
5分钟后，传来紧急警报，片刻18架敌机出现在视野中，由下游向“宁海”、“平海”两舰左舷方向扑来——这是属于日军“加贺”号上原陆基第2联合航空队第12航空队的92舰攻12架和95舰战6架。
两舰舰舷的机炮立即调整射击位置，将炮口对准钻过江阴峡口几乎呈水平状超低空扑来的敌机。
日军此次采用的是集团轰炸战术，18架飞机组成紧密的队型扑向“平海”和“宁海”舰。海军各舰与江阴要塞立即对空猛烈炮击。
日军机群在火网中突然分编为两队，第1队由东南向西北，第2队由北而南，以倒“V”形大编队向舰队两面夹击过来。
第1队日机冒着猛烈炮火扑向舰队上空，坚决保持队形并禁止个别投弹。“平海”、“宁海”、“应瑞”、“逸仙”舰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。
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余枚炸弹分别落在“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小时之久。
“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。
指挥部预料今日必有恶战，便命令各舰提前开午饭，同时命令水兵抓紧时间休养生息，准备决战。
下午1时55分，警报声响起，2时5分，紧急警报再起，几分钟后，敌第13航空队的12架94舰爆自舰队右后方的西面袭来，距离尚远，似乎在空中等待②。
同时左舷又发现敌机14架（第13航空队的96陆攻）！左后方则有一个20架敌机的编队（自“加贺”号起飞的94舰爆和96舰攻各8架，96舰战4架）！舰尾方向还有作为要塞火力压制的敌12航空队9架92舰攻和3架95舰战在虎视“平海”、“宁海”两舰！
这样，共有敌机58架前来攻击弱小的海军舰队，可见日军已决心通过这仗一劳永逸。
中国军舰的高射炮兵急忙开炮迎敌，但难以抵挡敌机的轮番轰炸。
日机冒着猛烈的炮火，一架接一架地向中国两艘主力舰俯冲投弹，但无一命中。反而有一架敌机被炮弹直接命中，坠入江中。
第一波攻击结束后，敌机又分散成10余个小队，由四面八方向“宁海”俯冲而下，大量炸弹随之落在军舰四周。
“宁海”舰陈宏泰舰长临危不乱，急令高射炮专打空中敌机；高射机枪改为平射，对付俯冲低飞的飞机。
然而，双拳难敌四手，虽然两架敌机在中国两主力舰的炮火中坠落在江心，技术拙劣的日机也没能投中任何一枚直接命中弹，但中国战舰仍被敌机破片屡屡炸中，大量密集的近失弹使“宁海”薄弱的舰体遍体鳞伤。
下午3时30分，“宁海”舰进水已经甚多，舰体向右倾斜。如再在此处挨炸，军舰沉没就只在转瞬之间了。
因为舰首的起锚机已经损坏，舰长陈宏泰命令：“斩断锚链向上游转移！”
轮机兵江铿惠下士在横飞的弹片中，操起一把消防斧冲上舰首，迅速地砍断了锚链销；随即主机启动，“宁海”在硝烟中蹒跚向上游驶去。
由于进水过多，“宁海”的舰身向右舷和舰首方向倾斜，只能勉强航行；因轮机和指挥系统受损，操作亦极不灵便。
敌机群见“宁海”受重创，更是组织了10余机跟踪轰炸。
当时舰上各炮位的炮手伤亡惨重，高炮弹库也开始浸水，但陈舰长下令所有勤杂士兵尽量补入炮位，奋战的官兵没有一人离开自己的岗位。
枪炮上士陈永湘面部遭破片击伤，一面拭血一面换枪管，若无事然。枪炮员刘崇端在各炮位间巡视，一旦有炮手负伤需后送，就亲自代为操炮，直到新炮手补入，维持了军舰的火网密度。
帆缆中士陈秉香与一位引港员配合操舵，向上游快速蛇行。
然而志在必得的日机在投完炸弹之后马上返回机场挂弹，维持高强度的攻击。
杀红了眼的“宁海”舰官兵又先后将三架敌机击落。但在起锚后20分钟，前桅右后方直接落下一颗炸弹，桅杆顿时倾倒，水柜与一根烟囱全毁。
同时，下望台与海图室半毁，前三足桅被轰毁了一足，左舷的高射炮与轴皮被炸飞，右舷的鱼雷炮损坏，悬挂的舢舨4艘也全毁，机舱严重浸水，舵机也开始失灵。
轮机长姚法华上尉跑上舰桥，向一直坚持在指挥位置上的陈舰长报告：“锅炉舱、前后风机舱全部进水，枪炮副军士长陈耕炳在指挥炮击敌机时，被敌击中胸部，当场阵亡。”
陈宏泰正准备下命令，一颗炸弹在指挥室左门口爆炸，弹片穿过他的左腿肌肉，又钉入指挥室的墙壁镶板中，顿时，陈宏泰左腿血流如注。
正在指挥室中的几名军官大惊失色，连忙上来搀扶，陈宏泰脸色刷的一下变得苍白，但他推开左右，用手支持在指挥台上，大声下达着舵令。
此时，舰上水兵已经死伤过半，高炮前、后段指挥陈惠与陈嘉浔均重伤，枪炮上士某氏被一块弹片削去了半边脸，鲜血染红了半个身子，仍然在炮位上坚持着。
枪炮军士长林树椿、枪炮员刘崇端则拖着流血的身子瞄准、击发。但不多时，炮弹已告竭。
舰长陈宏泰的脚边已留了一大滩血，虽然经卫生员紧急处置，但因大血管被炸断，力不能支，晕倒在指挥室内。后经副舰长甘礼经中校等人一再规劝，才同意去接受治疗。
4时30分，“宁海”号为保全舰体，驶入水浅的八圩港，并在北岸搁浅。敌机3架仍不散去，在空中对它轮番扫射投弹。
二等兵叶民南，在即将被水淹没的弹药舱底，捞出一颗高射炮弹，飞快跑上舱面，装填入舰尾高炮，待敌机再度俯冲时，突发一炮击中敌机尾部。3架敌机这才护卫着受伤的飞机，向东面返航。
“宁海”舰，这艘被海军视为宝贝的军舰，舰身倾斜，静静搁浅在河滩中，舰上弹痕累累，死伤士兵枕籍。
一场惊心动魄的战斗结束了，这艘2526吨的轻巡洋舰也结束了它的海军生涯。在这场血战中，它击落了敌机5架，共发射炮弹700余发，高射机枪15000余发。敌机向它投弹约300颗，致使官兵62名伤亡，其中19人殉国，轻重伤者43人。
“宁海”号在江阴要塞之战后的1938年被日军打捞出水，修复后改名“五百岛”。1944年9月19日在本州南端御前崎南方八丈岛被美国潜艇“鲋鱼”号击沉。
就在“宁海”号拼死抗击敌机的同时，其他军舰也在浴血反击。尤其“平海”号战斗最为激烈。
因为“平海”悬挂着旗舰的旗帜，所以大量敌机轮番向其轰炸扫射，急欲将其一举击沉，使中国舰队群龙无首。“平海”的高射枪炮不断抛射出密集的火网。
俄而一架日机在“平海”舰的斜左方被直接击中，坠入长江。见“平海”舰首开记录，日机马上组织为一个小队向“平海”右舷俯冲。
已有多次迎战经验的“平海”舰枪炮官们熟练的组织起对空火网，打散了编队带头俯冲的前几架领头机，后续的日机随即在惊慌中失去方向感，俯冲队形，四散逃开。
然而有一队敌94舰爆仍然突破舰上炮火拦截，向第3高射炮位俯冲而来。3号位枪炮见习指挥刘馥指挥炮手调整角度拼命向为首的敌机开火，终于将之击伤。
敌机摇晃着爬升，投下4枚60磅小炸弹，掠过军舰后桅在左舷20公尺外江面爆炸，将3号高射机枪震坏。后续的2号机再无勇气完成俯冲，没冲到攻击位置就爬高，将炸弹丢在“平海”舰数十公尺外的江面上。
当敌3号机进入航道之后，第3炮位因为刘馥冒着敌弹雨进行修理，已经恢复了战力，并继续射击。
在这架轰炸机冲到距“平海”约200公尺处的时候被第3炮位的浓烈机枪火网攫住，机身一歪，栽下江面。因为江水的阻力，这架飞机在江面翻了个大跟斗，但推进器仍然继续旋转，卷起壮丽的水柱将飞机拽入江底。
第4架敌机紧跟着3号机的航路。在3号机被击落之后，我第3炮位的射手在兴奋中停止了射击，4号敌机乘机缩短了距离，投下4枚近失弹。“平海”舰舰体在巨大的震波中被震出江水，然后再重重地落在江面上。4号敌机又向我舰俯冲扫射。
刘馥发现高射机枪支架被4号机炸断后，即用胳膊抱住打得发红的几十斤重的枪身继续朝天空射击，以致左臂皮肉全被烧焦。
2时40分，“平海”号发出撤退信号后，领航向上游水道驶去。日军随即以两个编队30余架96陆攻追击“平海”舰，轮番扫射、投弹。
因为当天气象条件恶劣，日军遂对“平海”及跟进的“逸仙”舰改用9机编队水平集体投弹。
此时“平海”舰新补充的100枚空炸榴弹已经将近用尽，所以各高炮连穿甲弹乃至照明弹都用上了。
日机在两舰上方来回投下两批250磅炸弹，准确地落在“平海”舰四周附近，对该舰再度造成重创。“平海”舰在起锚上行之后，射出了所有可以使用的各种对空炮弹，这个弹幕至少又击落了一架日机。
但“平海”军舰的右舷舰身在23日下午的轰炸中已遭重创，舰首的3英寸高射炮弹舱首先开始进水；在水平轰炸结束后，水线下各舱纷纷进水，并倾斜至20余度。
陈季良司令不得已将旗舰转到“逸仙”军舰。炮弹已经打光了的“平海”舰则驶近江边，努力堵漏。
23日午夜，前来督战的陈绍宽部长下令“平海”舰撤离非必要人员。
25日清晨，“加贺”号上的日军海基第2航空战队又以94舰爆、96舰攻机各8架在96舰战4架的掩护下集中攻击“平海”舰。
“平海”军舰高炮弹药用尽，军舰的下沉已经无法控制，于是叶可钰副长下令军舰驶往江北十二圩的浅滩搁浅，并且开始拆卸火炮与重要零件运往南京，参加首都保卫战。
这艘中国自制的海军主力舰在搁浅之后舰身继续向左倾斜到45度，缓缓滑入长江。
战斗中，官兵共阵亡11人，负伤20余人。后来有人回忆到，“平海”号所有的牺牲官兵的遗体，均在各炮位下面，负伤者亦全是在战斗中挂彩。全舰所有官兵，在23日的大战中，均未离其战斗岗位一步。
“平海”号在江阴要塞之战后亦被日军打捞队浮起，修复后改名“八十岛”，编入日军第一输送战队并担任旗舰。1944年11月25日在吕宋岛被美国海军飞机击沉。
一一一一一一一一一一一一
注②实际上右舷这个机队只是牵制机队，所以只在远方盘旋待命。