Он в паре с младшим лейтенантом ШУТОВЫМ встретили в воздухе 4 вражеских истребителя «МЕ-I09» и «ME-115». Несмотря на явное количественное и техническое превосходство противника, лейтенант ФРУНЗЕ и младший лейтенант ШУТОВ смело и решительно атаковали группу вражеских истребителей. Атака была дерзкой и неожиданной для врага. Один «МЕ-109» был сбит и рухнул на землю. Во время атаки на помощь фашистам подошли еще три истребителя «МЕ-115».Завязался неравный бой двух отважных советских летчиков против семи фашистских стервятников. Использовав всю огневую мощь своего оружия, в этом неравном бою лейтенант ФРУНЗЕ погиб смертью героя. Самолет младшего лейтенанта ШУТОВА был в этом бою подбит и ШУТОВ произвел вынужденную посадку в районе наших войск.
16 марта 1942 года Тимуру Фрунзе было присвоено звание Героя Советского Союза.