Военно-воздушные силы фронта и флота при подготовке и в ходе проведения операции получили задачи: наносить удары по аэродромам противника в Крыму и на северном,побережье Азовского моря; прикрыть перегруппировку и сосредоточение войск и кораблей; обеспечить посадку войск на суда, переход десантов морем и высадку их на берег; поддержать действия войск фронта по окружению и уничтожению вражеской группировки.

Перегруппировка и сосредоточение войск 51-й и 44-й армий проводились в период с 3 по 25 декабря. Они были связаны с большими трудностями вследствие чрезвычайно плохого состояния дорог. К 25 декабря все части армий в основном были сосредоточены в районах погрузки: войска 51-й армии — в районах Темрюк, Кучугуры и Тамань, а войска 44-й армии — в районах Анапа, Новороссийск и Туапсе.

Перебазирование авиации в подготовительный период происходило неорганизованно, не было обеспечено соответствующим количеством батальонов аэродромного обслуживания и технических средств. Аэродромная сеть на Таманском полуострове и в районах, примыкающих к нему, оказалась совершенно неподготовленной для базирования имевшегося количества самолетов. В силу этого к началу операции фактически было перебазировано не более 50% авиационных частей, а остальные, главным образом вооружённые новыми типами самолетов, продолжали оставаться на тыловых аэродромах Краснодарского аэродромного узла и не могли принять участие в операции. Этим обстоятельством наше количественное превосходство в авиации было сведено на нет. Транспортной авиации для высадки воздушного десанта во Владиславовке Закавказский фронт к началу операции не получил.

Остро стоял вопрос о подготовке транспортных средств для десантирования, которых не было ни в Азовской военной флотилии, ни в Керченской военно-морской базе. Пришлось срочно проводить мобилизацию местных плавсредств и приспосабливать их для посадки и высадки (изготавливать сходни, лестницы, лодки, плоты и т. п.). Всего за период с 3 по 25 декабря было приспособлено до 300 различных рыболовецких судов, барж, баркасов и шлюпок. Однако эти средства далеко не полностью соответствовали своему назначению, так как не обеспечивали требуемой быстроты высадки десанта на берег под огнем противника.

Большие трудности при подготовке операции возникли в связи с недостатком угля для кораблей и горючего для сейнеров. Доставка угля в Темрюк со ст. Славянская была организована плохо. В результате пришлось отказаться от использования в операции части судов.

Десантная операция началась в срок, установленный планом операции.

В ночь на 25 декабря 1941 г. была произведена посадка войск 224-й стрелковой дивизии и 83-й стрелковой бригады 51-й армии в Темрюке и Кучугурах. Во второй половине дня 25 декабря десантные отряды за №№ 1—5 начали движение по заданным курсам с расчетом прибыть в назначенные районы высадки за два часа до рассвета 26 декабря.

Однако вследствие начавшегося сильного шторма и непрерывных налетов вражеской авиации 1-й и 2-й отряды произвести полностью высадку в районе м. Зюк не смогли. Большая часть подразделений отрядов вернулась в Темрюк. Не удалась также высадка 3-го отряда в районе м. Тархан и 5-го отряда в районе Еникале.

Наиболее удачной была высадка 4-го отряда в районе м. Хрони. Этот отряд к 6 час. 30 мин. (т. е. до рассвета) пришел в назначенный район и немедленно приступил к высадке, которая проводилась под прикрытием огня двух канонерских лодок. К 13 часам 26 декабря высадка отряда полностью была завершена, и войска закрепились на захваченном плацдарме.

Предпринятые 27 и 29 декабря попытки продолжать высадку вследствие сильного шторма на море и упорного сопротивления противника оказались безрезультатными. Дальнейшая высадка войск 51-й армии стала возможной и фактически начала проводиться лишь с 30 декабря.

Всего с 26 по 31 декабря Азовская военная флотилия высадила более 6000 человек и перебросила 9 танков, 10 орудий (37-, 76-мм калибра), 28 минометов и 204 т боеприпасов.

Посадка войск 51-й армии на суда Керченской Военно-морской базы в Тамани из-за отсутствия ответственного за это дело морского начальника проходила неорганизованно и затянулась. В назначенное по плану время посадку закончил только один отряд из трех.

Опоздание с посадкой привело к нарушению графика перехода отрядов через Керченский пролив. Кроме того, ввиду сильного шторма суда в районы высадки подошли неодновременно.

В первый день наиболее удачно высадка была произведена в районе Камыш-Бурун. Она производилась под прикрытием дымовой завесы, поставленной специально выделенными катерами, и при поддержке огня артиллерии с Таманского полуострова. 27 декабря высадка не производилась вследствие сильного шторма (7—8 баллов). Она возобновилась 28 декабря, и продолжалась до 30 декабря.

Всего с 26 по 29 декабря в районе Камыш-Бурун из состава 302-й стрелковой дивизии было высажено более 11 200 человек и выгружено 47 орудий, 229 пулеметов, 198 минометов, 12 автомашин, 210 лошадей.

Высадка десанта 44-й армии в районе горы Опук, проводившаяся силами Черноморского флота, не удалась.

В целом в период с 26 по 31 декабря Азовская военная флотилия, Керченская военно-морская база и частично Черноморский флот, несмотря на ряд серьезных недостатков в организации посадки и высадки войск, упорное сопротивление противника, а также крайне неблагоприятную метеорологическую обстановку, высадили на Керченский полуостров часть войск и боевой техники. Однако высаженные десанты имели очень малое количество артиллерии и танков. Поэтому они вместо планируемого наступления вынуждены были перейти к обороне, ведя упорные бои с противником, который принимал все меры к тому, чтобы сбросить их в море.

Военно-воздушные силы фронта и флота не оказали достаточной помощи войскам. За 26 декабря авиация 51-й армии совершила всего лишь 80 самолето-вылетов, авиация 44-й армии — 21 самолето-вылет, военно-воздушные силы флота — 24 самолето-вылета.