淞滬會戰之初，日軍尚未控制上海機場。敵人主要利用海軍以臺北、韓國濟州島、日本大村為基地的1聯合空軍，對北京、上海、杭州、南昌進行打擊。其次，第1航空隊(管轄鳳翔號和龍翔號航母)和第2航空隊(管轄加賀號航母)的戰鬥機用於短程空襲。隨著地面敵軍的推進，占領區不斷擴大。日軍控制機場後，海軍第2聯合航空隊於9月10從大連進駐上海。該隊下轄12和13兩個航空隊，擁有24架戰鬥機、30架轟炸機和12攻擊機。中國空軍的305作戰飛機，雖然成績斐然，但損耗嚴重，難以進口和補充。到江陰水師作戰時，已不足以集中力量防守南京，也無力配合江陰水師艦隊對敵。
參戰
13年8月，淞滬會戰打響，16年8月，7架敵機飛越江陰“平海”等4艘軍艦投彈，但遭到我艦空中火力猛烈報復，向北逃竄。此後敵機屢次前來騷擾，但船只安然無恙。8月22日，“加賀”號起飛12飛機攻擊“寧海”艦，1敵94艦載轟炸機被擊落。25日，從“加賀”起飛的日機又來了，但都被我河艦形成的嚴密戰陣和陸上要塞的防空武器反制住了。敵人已經和我周旋了壹個月，但是擊沈我們的飛船的計劃從來沒有成功過。
右舷射擊
9月22日，敵12航空隊奉第2聯合航空隊司令三裏鎮三軍之命，從中路攻擊12型92攻擊機，在6架95式戰鬥機的掩護下，從3個方向對“平海”號實施直接攻擊，力圖擊沈旗艦。高賢深艦長立即命令所有艦炮猛烈向日機射擊。與此同時，兄弟倆的船也壹起開火，迫使敵機向北飛去，不敢靠近船。但在第二批敵機的攻擊下，“平海”號右舷中彈，馬上前艙進水。隊長腰部重傷，鮮血染紅，但仍堅持指揮行動。壹級炮兵周兆發被彈片擊穿右脅腹，橫過左臂，血流如註，但他堅持在槍位上，與敵機進行了頑強的反擊，直到替補戰士接替，他才倒地搶救無效光榮犧牲。上士·張玉成在船尾炮壞了時受了重傷，冒險去修理。中士嚴重冠不顧彈片，勇敢去補，被擊斃。“平海”艦官兵前赴後繼，堅持戰鬥，迫使敵機撤退。中午時分，第三批敵機從上遊方向出擊，高空投彈。在我軍炮火的反擊下，他們沒有被炸飛，被打散。然而，敵人並不甘心。當天下午，敵“加賀”號起飛，攻擊7架艦載攻擊機。下午5時30分，敵12空軍，以6架92攻擊機和3架95戰鬥機，壹天內第5次轟炸旗艦，在左舷投下4枚炸彈。這壹天，戰鬥持續了6個小時。我們的船發射了265發炮彈和4000多挺機槍。5人死亡，23人受輕傷或重傷，5架敵機被擊落。船上多處中彈，當晚通宵警戒，修理船上機械，準備再戰。
躺下
23日上午11左右，兩架敵偵察機在我艦上空監視，離開約30分鐘，這表明敵機大規模部署。下午2時，敵12空軍以9架92式攻擊機和3架95式戰鬥機首先對我堡壘的炮火進行了打擊和壓制。以主力94式轟炸機12，加上第13航空隊的96式轟炸機14，敵“加賀”號以8架艦載轟炸機和8架強擊機起飛，在4架艦載戰鬥機的掩護下，對“平海”號進行密集轟炸。炸彈雨點般落下，兩顆重磅炸彈擊中船體，河水周圍的水柱沖天而起，此起彼伏。“平海”號不得不逆流航行，但敵機緊隨其後，分批轟炸。高射機槍指揮官劉福代替傷員擔任自動充電射手。在戰爭中期，出人意料地，由於過度開火導致槍架縱軸斷裂。他在搶修的危險中，突然看到壹架日本飛機投下炸彈。他不情願地抓起滾燙的無框槍管向敵人射擊。“平海”激戰中，每門炮的炮管和槍栓都因為過度擊發而滾燙，但炮手們依然戰鬥。這壹天，四架日本飛機被擊落，其中兩架落在觀景臺上。激戰中，敵人三發炮彈炸穿了機艙和彈藥庫，河水湧進來。官兵們爭先恐後地跳入水中堵塞漏洞，搶奪炮彈。最後因為船體青壹塊紫壹塊，向左傾斜了45度，吐著煙沈在了十二圩淺灘。