С конца октября 1944 года полк под его командованием выполнял боевые задачи по блокаде Курляндской группировки противника. Там 14 декабря 1944 года Нельсон Степанян провел свой последний — 259-й боевой вылет. Как командир полка он возглавил ведущую группу штурмовиков, участвовавших в операции «Арктур» по уничтожению отряда немецких кораблей в порту Лиепаи. К этой операции одновременно было привлечено 165 самолетов из шести полков: 27 пикировщиков Пе-2, 7 топмачтовиков; ударная группа штурмовиков в 50 самолетов Ил-2 (47-го ШАП и 8-го ГШАП). Каждую группу прикрывали соответственно 30, 15 и 36 самолетов истребителей Як-9 и ЛаГГ-3. Штурмовики в составе шести ударных групп имели задачу подавления береговой и корабельной зенитной артиллерии и атаку транспортов противника в аванпорту. Пикировщики должны были уничтожать транспорты в торговой гавани; топмачтовики — транспорты и корабли в аванпорту. Пикировщики однако появились на несколько минут ранее намеченного срока, что позволило немецким летчикам-истребителям, действовавшим в районе Либавы, подготовиться к появлению штурмовиков. Как сказано в отчете 47-го ШАП: «В 14 час 12 мин ведущая группа 4 Ил-2 была атакована двумя парами истребителей противника ФВ-190, атаки производились снизу — сбоку и сзади — сверху. После первой же атаки самолет ведущего гвардии подполковника Степаняна Нельсона Георгиевича с воздушным стрелком, штурманом АЭ капитаном Румянцевым Алексеем Георгиевичем, был подбит и со скольжением начал терять высоту, перешёл в пикирование и упал в море в 8-10 км севернее порта Либава, на расстоянии 2 км от берега. Экипаж погиб. Истребители прикрытия атаку заметили поздно, когда самолет ведущего был уже сбит».