9月15日开始中国军队陆续向内陆撤退，同时日军开始着手准备攻占南京。为此，时任日本第三艦隊司令长官兼中国方面舰队（）司令長谷川清海军中将下令在地海军以航空兵力，消灭退守江阴的平海号等大型中国军舰。攻击计划原定在9月21日，后因天气恶劣而推迟了行动。接下来的两天日军出动的航空母舰加贺的舰载航空队、以及陆上航空队，对中国军舰发动了轮番攻击（22日第一、第二、第三次攻击；23日第四、第五、第六次攻击）。22日上午的第一波空袭由联合航空队的12架发起，日机的水平轰炸对平海号取得了2枚60公斤炸弹直接命中、1枚近失的战果。下午加贺攻击队的7架九六式艦上攻擊機（搭载30公斤炸弹）发动第二次攻击，对宁海号和平海号造成一定的伤害。（另有著作认为是第二波攻击对平海号取得了两次直击命中。）傍晚第12航空队的6架九二舰攻在3架九五艦戰掩护下展开第三次攻击，不过受到江阴要塞的对空火力干扰，未能找到宁海号和平海号，只能攻击應瑞號了事。当晚陈季良下令，为了显示死战到底的决心，平海号将不会降下将旗。