В это время вверх по течению шел пароход «Гражданин» с ранеными на борту, направлявшийся в г. Хвалынск. Его матрос Петр Харламов вспоминал: «Идем… Подходим к Саратову, там только-только бомбежка закончилась. Разбомбил немец нефтяную баржу. Все горит. Нефть, горящая, по воде растеклась, люди среди огня плывут. Страшно».

Расползающийся дым частично скрыл нефтеперегонный завод, затрудняя немецким штурманам прицеливание. В 20.47 над городом появилась следующая группа «Юнкерсов», сбросившая восемь крупных фугасных бомб, из них пять упали в Волгу, а три – около совхоза «Ударник». Затем в 21.18 последовал новый удар. На этот раз две бомбы взорвались на заводской территории, и осколками пробило резервуары №№ 2, 3,7, 8, 9 и 10, а так же перебило силовую шестикиловольтную линию. Еще две бомбы упали в районе поселка Князевка.

Тем временем начались работы по спасению уцелевших людей с потопленной баржи. В 22.00 наконец-то прибыл пожарный пароход, но тушение нефти, разлившейся уже до железнодорожного моста, продолжалось до утра. На берегу в борьбе с огнем участвовали три автонасоса. Удалось спасти лишь 33 человека, но из них трое затем скончались в больнице. Таким образом, число погибших на барже составило 256 человек.

В 22.05 прозвучал сигнал «Отбой ВТ», но, как оказалось, с ним поспешили. И в 00.50 21 сентября одиночный «Юнкере» сбросил три бомбы на территорию 2-го бронетанкового училища. По счастливой случайности был ранен лишь один человек. В четырех казармах взрывной волной выбило около сорока окон.

Вечером 21 сентября пятнадцать «Юнкерсов» из KG76 вновь взлетели с аэродрома Тацинская и взяли курс на Саратов. Самолеты шли на цель группами по три – пять машин. После почти полутора часов полета летчики увидели знакомые очертания города. Хотя улицы были затемнены, можно было отчетливо разглядеть разбросанные по холмам силуэты жилых кварталов и крупные промышленные объекты на южной окраине. Вскоре с земли небо прорезали острые лучи прожекторов, где-то внизу в темноте сверкнули выстрелы зениток.

Идентифицировав объект атаки, пилоты начали один за другим переводить машины в пике. Рули высоты опустились вниз, плавно вышли воздушные тормоза, и бомбардировщики, рассекая холодные массы осеннего воздуха, понеслись к цели. С короткими интервалами на нефтеперегонный завод были сброшены 13 фугасных и около 200 зажигательных бомб, в т.ч. Brand 50Аи Brand 250Д начиненные смесью бензина, каучука и фосфора. В результате возник пожар в четырех нефтеямах, были разрушены полотно железной дороги и сырьевая насосная станция № 3, перебиты две высоковольтные линии.

На этот раз удар немцев не был внезапным, и с аэродрома Анисовка на перехват бомбардировщиков взлетели ночные истребители из женского 586-го ИАП, однако сильный и беспорядочный зенитный огонь не позволил им даже приблизиться к южной части города, которая и подвергалась атаке. В результате все «Яки» вернулись на аэродром, не имея ни одного контакта с противником. Летчицы были взбешены тем, что опять ничем не смогли помочь городу.

Схема промышленной зоны Сталинского района г. Саратова по состоянию на осень 1942 г.

Хотя к утру пожары были потушены, после второго налета крекинг-завод практически полностью прекратил работу. В течение следующего дня части ПВО в лихорадочной обстановке изучали полученный опыт, пытались выявить недостатки и выработать какую-нибудь новую тактику. При этом зенитчики всю вину валили на прожектористов, мол, мало держат в лучах, не могут поймать самолет, те, в свою очередь, обвиняли зенитчиков в медленной реакции. Выявилось полное отсутствие взаимодействия между наземными войсками и ночными истребителями.

На нефтеперегонном заводе тем временем подсчитывали убытки и жаловались в разные инстанции на слабую защиту объекта. Досталось и пожарникам, за то, что те якобы «слишком медленно» ездят.

В ночь на 23 сентября в Саратове вновь было неспокойно, все ждали нового налета. Посты ВНОС в районе Камышина, Котово и Рудни с напряжением вслушивались в небо, но, кроме отдаленного воя волков где-то в лесах, ничто не нарушало тишины. В 100 км к северу в темноте у зениток суетились артиллеристы, многие нервно курили, возбуждение царило и на аэродромах. Но все было тихо. После полуночи всем стало ясно, что налета не будет. Лишь утром высоко в небе над Саратовом прошел самолет-разведчик. Несколько зениток бабахнули по нему, хотя все знали, что это бесполезно.

Тем временем на городском аэродроме из только что приземлившегося самолета вышел член Военного совета Западного фронта Н. А. Булганин. Он сразу отправился в штаб диврайона ПВО и собрал командный состав на срочное совещание. Булганин напомнил о важнейшем значении для страны крекинг-завода им. Кирова и потребовал срочно навести порядок в вопросах взаимодействия войск ПВО. В частности, было принято решение, согласно которому после попадания немецкого самолета в лучи прожекторов зенитчики должны прекращать вести огонь, давая возможность ночным истребителям выполнить атаку.

В то же время в 470 км к юго-западу, в Тацинской, штаб эскадры KG76 изучал аэрофотоснимки, зафиксировавшие разрушения на нефтеперегонном заводе в Саратове. Было видно, что ряд объектов полностью уничтожен, однако не все бомбы попали в цель. Значительная часть предприятия не получила сильных повреждений. Тогда Эрнст Борманн решил в следующую ночь нанести массированный удар по объекту, запросив помощи у эскадры KG55 «Грайф». В 19.00 по берлинскому времени (21.00 по московскому) с аэродромов Морозовская и Тацинская взлетели в общей сложности 38 бомбардировщиков Ju-88 и Не-111.

После 22.00 в штаб Саратовского дивизионного района ПВО от постов ВНОС стали поступать доклады о том, что над ними в сторону города идут большие группы самолетов. В 22.36 по приказу полковника М.В. Антоненко был дан сигнал «ВТ». Зенитная артиллерия начала заградительный огонь, пытаясь поставить на предполагаемом курсе бомбардировщиков неподвижную огневую завесу. Прожектористы включили свои приборы, воткнув в небо световые лучи. Вскоре кто-то нервно крикнул, что освещен самолет…

Однако части ПВО вновь не смогли помешать налету. Вышковые наблюдатели крекинг-завода отчетливо видели, как из мрака ночи, надсадно ревя моторами, словно хищные птицы, один за другим вываливаются черные силуэты «Юнкерсов», они проходят низко, прямо над заводскими трубами, и в этот момент воздух пронизывает леденящий кровь вой падающих бомб. Затем все вокруг сотрясается от взрывов, в небо поднимаются огромные языки пламени. Всего немецкие бомбардировщики произвели на объект 16 заходов одиночными самолетами и группами по две-три машины, сбросив на него 120 фугасных и около 800 зажигательных бомб разных типов.

В результате на заводе возник огромный пожар, охвативший сразу 20 объектов. Прекратилась подача воды, пара и электроэнергии. Куски листового резервуарного железа от взрывов поднимались в воздух и разлетались в радиусе 250—300 м. Огненный смерч, раскаляя воздух до колоссальной температуры, воспламенял одно здание за другим, уничтожая нефтяные баки, трубопроводы, перегонные установки и все, что попадалось на его пути. Десятки людей сгорели живьем.