尽管只是有惊无险，然而日军已经不敢继续实施登陆了，甘丸逃走，夕张还不甘心地继续和大角、沙角炮台展开炮战，试图捞回面子。
这时陈策的第三招杀手锏就出手了。
日军忽然听到头上传来隆隆的机声。抬头看去，却见中国空军的霍克战机已经凌空杀来。
中国抗战中兵种配合从来是一个大问题，陈绍宽的江阴大战从来没得到过空军的任何支援，其他战场上空军的掩护也总是姗姗来迟。唯独陈策这一战，空军来的迅捷及时。这是因为陈策在广东人脉深厚，大路条条没有他走不通的，战前他便和空军大拉关系。广东空军本来对陈有点儿忌惮，因为有当年击沉飞鹰舰的过节。结果陈轻袍缓带，雍容大度，自己掏腰包请空军官兵到香港开心（当年东江纵队的一本回忆材料里面对这个事情评价可是不高，称广东的海军和空军“沆瀣一气，到香港狂嫖滥赌”）。真实的情况谁也没见过，但是自此广东空军对陈策的确达到了一个电话就来的默契水平。
原显三郎这才意识到自己太托大了，以为依靠第五水雷战队就能解决问题，放着龙骧、凤翔两艘航空母舰不用，让中国飞机来炸自己的巡洋舰！
日方自己的纪录是这样的：“立即停止了对虎门要塞的炮击，中止了炮战，全舰队沿珠江向外撤退，退向大铲岛锚地。中国飞机继续追击，先后发动四次攻击。（夕张舰）被近弹击中造成伤亡，但不影响航行。”
日舰被陈策的三招杀手锏搞得晕头转向，虽然取得了击沉肇和海周的海战胜利，却不敢在珠江内停留，匆忙逃往外海。
联合舰队认为原显三郎未能完全达成任务，广东方面中国海军的力量还很强大，必须加以扫荡。因此立即加派舰艇，由高须四郎中将指挥试图彻底消灭华南的中国海军力量。
除原有的第一航空战队（航空母舰龙骧、凤翔）、第五水雷战队（夕张，第二十九驱逐舰队，第十六驱逐舰队）外，增调第一联合航空队（飞机79架）、第九巡洋战队（重巡洋舰妙高、轻巡洋舰多摩）、第二十三航空队（水上飞机母舰香久丸、巡洋舰五十铃等）前往华南珠江口。
高须四郎是日本海军名将，太平洋战争开始后，古贺峰一大将失事遇难，高须担任过联合舰队总司令，并晋升海军大将。接手指挥后，他认为中国海军之所以能够具有较强的战斗力，原因在于日军并未取得绝对的制空权，因此从9月20日到9月23日连续空袭广州白云机场和天河机场。广东空军虽然竭力应战，但终因寡不敌众，牺牲惨重，最后仅剩下三架可用飞机，后退到从化和韶关机场，只能偶尔杀来珠江口做一点游击战，再无力掩护海军的战斗了。