Мины и снаряды продолжали рваться на палубе и надстройках крейсера. Одновременно с высадкой корабль стрелял по огневым точкам противника. Огнем 100-мм орудий комендоры заставили замолчать батарею на городских высотах.
В 7.15 швартовка была, наконец, окончена, поданы сходни, и десантники устремились на берег. Но выгружать артиллерию и автомашины было невозможно из-за загроможденности причала. Противник продолжал обстреливать крейсер. В 8.08 последний десантник покинул корабль. Чтобы скорее отойти от причала, отклепали якорь цепь, обрубили швартовы и «Красный Кавказ» вышел из зоны обстрела на рейд.
С Феодосийского рейда корабль продолжал артиллерийским огнем поддерживать действия десанта. 29 декабря «Красный Кавказ» 14 раз был атакован авиацией противника, но все атаки были безуспешными, так как корабль огнем зенитной артиллерии и маневром мешал прицельному бомбометанию. В полдень 30 декабря «Красный Кавказ» обстрелял позиции противника у деревни Ближние Байбуги. К борту крейсера подошел транспорт «Азов», на него перегрузили оставшиеся на крейсере автомашины, пушки и боеприпасы. В 17.10 корабль вновь открыл огонь по скоплению войск противника. В 20.00 два торпедоносца Не-111 атаковали крейсер, но безрезультатно, торпеды прошли за кормой. Ночью 1 января 1942 г. командир высадки Н.Е. Басистый со своим штабом перешел на эсминец «Сообразительный», а крейсер направился в Туапсе. Всего за время операции было израсходовано 70 180-мм, 429 100-мм и 475 45-мм снарядов. Потери составили 27 убитых и 66 раненых. В корабль попало 12 снарядов и 5 мин, на нем возникло 8 пожаров, которые были ликвидированы.
По прибытии в Туапсе крейсер получил указание «следовать в Новороссийск». 2 января 1942 г. в полночь «Красный Кавказ» встал на якорь на Новороссийском рейде, из-за начавшегося шторма он не мог войти в порт. Только утром 3 января крейсер подошел к причалу и тут же получил приказ — принять 224-й отдельный зенитный дивизион и доставить его в Феодосию. К 19.00 на корабль были погружены 12 орудий, 3 пулемета «М-4», 2 кухни, 10 грузовых и одну легковую автомашины, 2 тягача, 1700 ящиков со снарядами и 1200 бойцов и командиров. Особенность операции 3–4 января 1942 г. заключалась в том, что крейсер уже имел повреждения: 8 пробоин в борту, которые были заделаны подручными средствами, вышел из ряд приборов управления кораблем. Штаб флота предполагал, что крейсер успеет войти в Феодосийский порт, разгрузиться и отойти на безопасное расстояние в темное время суток. Но командование Новороссийской базы не обеспечило своевременный выход корабля, и он задержался на 4 часа.
