На конец августа 2014 аэропорт обороняли от 1,5 до 2 тысяч украинских военных. К тому времени ополченцы значительно нарастили свои вооруженные силы. В результате наступления вооружённых сил ЛНР оперативная группа защитников аэропорта попала в окружение. При штурме аэропорта ополченцы задействовали самоходные минометы большой мощности 2С4 «Тюльпан» калибра 240 мм, которые, по словам министра обороны Валерия Гелетея, нанесли два удара по аэропорту. Окончательный штурм аэропорта был осуществлен 31 августа. В тот день с самого утра до роты украинских танков организовано ушли из позиций в аэропорту, оставив десантников без поддержки. Бронетехника ополчения выкатилась на взлетную полосу и подошла к остаткам укреплений и терминала аэропорта, вслед шла пехота. Однако зачистку помещений делать не решались. Андрей Ковальчук, командир 80-й бригады ВСУ, находясь в аэропорту, сделал запрос командованию нанести артиллерийский удар по позициям аэропорта. Благодаря работе украинской артиллерии, бронетехника и живая сила ополченцев отошла. Украинские десантники вышли из аэропорта в ночь на 1 сентября, под покровом ночи осуществив пеший марш в 17 километров. С 1 сентября 2014 года Аэропорт Луганска полностью находится под контролем формирований ЛНР.