Pod ostrzałem artyleryjskim siły DNR wdarły się w głąb lotniska 3 października. Bojownicy włamali się do budynku starego terminala lotniska, używając świec dymnych jako osłony. Według rzecznika prasowego Sił Zbrojnych Ukrainy natarcie separatystów było wspierane przez „rosyjskie drony”. Czołgi skierowały swoje działa w stronę nowego budynku terminala, głównej pozycji ukraińskich żołnierzy na lotnisku. Mimo to siłom rządowym udało się później wyprzeć powstańców z połowy starego budynku terminala i powstrzymać ich natarcie. Wojska ukraińskie podały, że zniszczyły dwa czołgi separatystów i zabiły w walkach 12 bojowników. Według źródeł rządowych była to „największa pojedyncza strata poniesiona przez rebeliantów” od czasu podpisania protokołu mińskiego 5 września. W walkach zginęło także dwóch ukraińskich żołnierzy i kolejnych dwóch bojowników Prawego Sektora.
thumb|left|Zniszczone osiedle sąsiadujące z lotniskiem w Doniecku, listopad 2014 Siły DNR podjęły kolejną próbę przejęcia kontroli nad lotniskiem w Doniecku 9 października. Separatyści poinformowali, że udało im się zdobyć większość lotniska, ale w rzeczywistości siły rządowe odparły atak.