С утра 22 июня велся артиллерийский обстрел и авиационные бомбардировки советских городов на берегу Дуная (Рени, Измаил, Килия Новая, Вилково) и главной базы Дунайской флотилии. Также 22 июня румынские войска пытались форсировать в нескольких местах Дунай, но были отброшены на свою территорию. На этом участке установилось относительное затишье, поскольку главный удар немецких войск наносился значительно севернее.
В связи с тем, что противник усиливал артиллерийский обстрел советской территории, было принято решение высадить десант в районе города Килия-Веке на румынском берегу Дуная и уничтожить стоявшие там артиллерийские батареи. Свою роль в этом решении сыграл и тот факт, что с 22 июня диверсионные и разведывательные группы пограничников уже несколько раз успешно переправлялись через Дунай, захватывая пленных и уничтожая мелкие подразделения.
Дунайская военная флотилия к началу войны насчитывала 5 мониторов, 22 бронекатера, 7 катеров-тральщиков, 6 полуглиссеров, 1 минный заградитель, 17 вспомогательных судов. Также в составе флотилии были отдельная стрелковая рота, 17-я пулеметная рота, 46-й отдельный зенитный артдивизион, Дунайский сектор береговой обороны в составе шести батарей разного калибра, 96-я истребительная авиаэскадрилья (14 истребителей). Кроме того, оборону границы удерживал 79-й пограничный отряд (4 катера «морской охотник», 25 малых речных катеров) и 51-я Перекопская стрелковая дивизия.
Посадка десанта на катера.
В десанте 24 июня принимало участие 4 бронекатера и мониторы артиллерийской поддержки «Ударный» и «Мартынов». В состав десанта входила сводная рота пограничников, по одной пулеметной и стрелковой роте. В состав артиллерийских сил поддержки десанта — три батареи на восточном берегу. Сосредоточение сил десанта производилось в Кислицкой протоке Дуная. Утром после артиллерийской подготовки в назначенной точке десант был высажен. Две румынские роты были разгромлены, взяты в плен 70 солдат и офицеров. Для развития успеха на захваченный плацдарм сразу был высажен один стрелковый батальон 51-й дивизии. Мыс Сатул-Ноу был полностью очищен. С советской стороны убитых не было, до 10 человек получили ранения.
Советское командование решило развить достигнутый успех и приступило к подготовке высадки второго десанта непосредственно в Килия-Веке. Отряд высадки — 4 бронекатера, 10 пограничных катеров. Силы десанта — три батальона 23-го стрелкового полка.
Катерный десант.
Высадка десанта.
Бой по захвату Килия-Веке начался поздно вечером 25 июня. Ввиду малого количества кораблей десант высаживался поэшелонно, по 1 батальону в каждом эшелоне. Ночная атака оказалась внезапной для врага. Румыны заметили подход советских катеров слишком поздно. В ночном бою город был занят. К 10 часам утра 26 июня десант полностью овладел укреплённым районом и занял плацдарм глубиною до 3 километров и по фронту до 4 километров. Были разгромлены усиленный артиллерией пехотный батальон и погранзастава, противник потерял более 200 солдат и офицеров убитыми, около 500 человек сдались в плен, захвачены 8 орудий, 30 пулемётов, свыше тысячи винтовок. В этом бою десант потерял 5 человек убитыми и 7 ранеными. В течение суток 26 июня на румынском берегу катерами флотилии были высажены небольшие подразделения 51-й дивизии, занявшие важные в военном смысле поселки и острова, что позволило объединить оба плацдарма в один. В результате оба берега Килийского гирла от устья реки Рапиды до Периправы (протяженность около 70 километров) находились в руках советских войск. Для укрепления обороны в Килия-Веке было переправлено ещё несколько подразделений 23-го стрелкового полка.
Первые попытки ликвидировать плацдарм были отбиты 27 и 29 июня. С 1 июля противник перешёл в наступление. Всего были отбиты 18 крупных атак румынских войск. Только когда румынско-немецкие войска, используя успехи на Украине, стали угрожать северному флангу и тылам Южного фронта, по приказу командования плацдарм был оставлен. 19 июля последние корабли Дунайской флотилии с личным составом снятого десанта покинули Дунай и ушли в Одессу.
При высадке десантов потери в кораблях отсутствовали. Затем при поддержке войск на плацдарме и их эвакуации флотилия потеряла 4 катера погибшими от огня вражеской артиллерии и 1 — от удара авиации. Дунайский десант стал первым советским десантом в годы войны. В советской историографии значение десанта преувеличено, ему приписывается срыв наступления противника на приморском фланге на Одессу. В действительности действия десантов имели только тактическое значение. Большую роль при общем катастрофическом развитии событий на советско-германском фронте имело и моральное значение этой успешной операции. Обращает на себя внимание разумная инициатива советских командиров — по существу, десантную операцию провели три начальника: командующий флотилией, командир дивизии и начальник пограничного отряда. Вышестоящие командиры и штабы не вмешивались в высадку десантов, подключившись лишь позднее к решению вопросов по обороне и эвакуации плацдарма. Таким образом, невольно напрашивается вывод, который был подтвержден в ближайшие два года, высшее командование Красной Армии было бездарным и непрофессиональным.