Улучшилась тактика действий советской авиации, так как штаб ВВС ЮЗФ наконец наладил обмен боевым опытом между авиационными дивизиями. Для штурмовки наземных целей все чаще стали использовать комбинированные группы, составленные из современных и устаревших самолетов. Защита аэродромов повысилась за счет того, что в дивизиях создали собственные посты ВНОС, которые располагались в 5–7 км от места базирования авиачастей и сообщали по телефону о появлении вражеских самолетов, их курсе и количестве. В некоторых авиаполках по инициативе пилотов вводились и свои новшества. Например, в 28-м ИАП, привлекавшемся для обороны мостов через Днепр, лейтенант П.Н. Вернигор заметил, что экипажи немецких бомбардировщиков сильно нервничают, замечая рядом варианты И-16 с длинными стволами пушек на плоскостях крыла. Чтобы обмануть врага, в полку соответствующим образом доработали и пулеметные И-16, прикрепив к их крыльям макеты пушечных стволов, изготовленные из дерева и покрашенные под металл в черный цвет.
5 августа на Юго-Западный фронт прибыл с Дальнего Востока 55-й ДБАП, оснащенный самолетами СБ. Он разместился на полтавском аэродроме и вошел в состав 18-й дальнебомбардировочной авиадивизии. К боевым действиям бомбардировщики полка приступили 7 августа, совершив в течение дня два налета на немецкие колонны в районе Богуслав, Корсунь-Шевченковский. Оба вылета обошлись без потерь, хотя некоторые самолеты получили повреждения от зенитного огня. Однако уже 9 августа экипажам полка довелось участвовать в тяжелом воздушном бою. Две эскадрильи СБ отправились на задание в сопровождении шестерки И-16. На подходе к целям советскую группу атаковали «мессершмитты», которые связали истребители боем и сбили несколько бомбардировщиков. Г.П. Евдокимов, являвшийся штурманом одного из самолетов СБ, позднее вспоминал:
«В этом вылете наш экипаж летел в звене мл. лейтенанта Кубко (слева летчик И. Ромахин, справа летчик Л. Линьков). На боевом курсе в самолет Линькова угодил снаряд, самолет загорелся, словно был сделан не из дюраля, а из сухого дерева. Пламя объяло всю левую плоскость, но самолет продолжал идти к цели, оставляя за собой густой черный шлейф дыма. Ф. Кубко дает отмашку правой рукой «отваливай скорей», но летчик Л. Линьков не реагирует на этот сигнал. И мы понимаем: экипаж решил отомстить за гибель самолета и свою (теперь уже очевидную) смерть, так как каждый из них понимал, что при таком сильном пламени машина должна взорваться с минуты на минуту. После сбрасывания бомб самолет Линькова вывалился из строя. Отбиваясь от наседавших со всех сторон истребителей, мы не заметили, что стало с его самолетом и экипажем — никто из них на аэродром не вернулся ни в тот, ни в последующие дни».
Еще более значительные потери 55-й ДБАП понес 11 августа, когда на рассвете девятка СБ во главе с командиром эскадрильи В.Ф. Тюшевским отправилась без прикрытия бомбить цели у населенного пункта Боярки. В пути бомбардировщики были перехвачены немецкими истребителями, и в итоге назад возвратились только два самолета, комэска Тюшевского и одного из командиров звена. Среди остальных бомбардировщиков некоторые совершили вынужденные посадки, а другие были сбиты в воздушном бою.
Части люфтваффе на Юго-Западном фронте пополнились свежей истребительной группой III/JG 52, ранее охранявшей нефтяные месторождения в Румынии. Она разместилась на аэродроме Белая Церковь и в боевые действия включилась с 3 августа. В свою очередь, группа I/JG 53 отправилась на переформирование — с начала войны она потеряла 29 истребителей из 35. К этому времени обстановка в воздухе вновь обострилась, и обе стороны выполняли по 300–400 вылетов в сутки. Активность люфтваффе еще больше возросла 7 августа, когда соединения 26-й армии нанесли удар в направлении Корсунь-Шевченковский и продвинулись вперед на 25 км с целью деблокады окруженной под Уманыо советской группировки. «Юнкерсы» и «хейнкели» группами по 20–30 самолетов непрерывно висели над войсками 26-й армии до тех пор, пока к исходу дня советское наступление не было остановлено за счет подтягивания к фронту дополнительных сил вермахта. Сильно ослабленные 44-я и 64-я истребительные дивизии так называемой Южной группы под командованием генерала Т.Т. Хрюкина, специально созданной в конце июля, надежно прикрыть с воздуха свои войска не смогли.
Тяжелые воздушные бои продолжались на подступах к Киеву, а также над Днепром, где основной задачей самолетов люфтваффе являлось уничтожение мостов и переправ через реку. Так, 7 августа бомбардировщикам Ju 87 удалось вывести из строя на сутки бетонный мост у Канева, по которому доставлялись подкрепления для 26-й армии.
Наземное сражение под Киевом достигло своей кульминации 10 августа, когда немцы предприняли силами пяти дивизий наступление на город вдоль шоссе Васильков — Киев. При активной поддержке артиллерии и авиации немецкие войска днем и ночью штурмовали боевые позиции Киевского укрепрайона, но никаких значительных успехов не достигли. К вечеру 11 августа они были остановлены на рубеже Жуляны — Совкин — Мышеловка и из-за больших потерь перешли, наконец, к обороне. Непосредственное участие в отражении этого штурма принимала 15-я смешанная авиадивизия, в частности 66-й ШАП, который в августе возглавил полковник А.И. Сидоренко. Только в течение 10 августа полк шесть раз вылетал для атаки наземных целей и нанес врагу немалый урон. Всего за два месяца войны за 66-м штурмовым полком числилось более 30 уничтоженных танков и бронетранспортеров, десятки автомобилей и сотни убитых немецких солдат и офицеров. Отражая налеты вражеских самолетов, самоотверженно сражались советские летчики 36-й истребительной дивизии. 10 августа показательный воздушный бой провел над южной окраиной Киева лейтенант В.Г. Карелин из 2-го ИАП. Заметив в небе 7 Bf 109, он взмыл вверх и в одиночку напал на противника, не дожидаясь уже высланной помощи. Немцы в условиях преобладающего численного перевеса вступили в маневренную схватку на горизонтали, за что вскоре и поплатились. Пилотируя свой истребитель с предельными перегрузками, Карелин в считанные секунды вогнал в землю два «мессершмитта», а остальные поспешно покинули место боя, поскольку вдали уже показались и другие советские самолеты.
Когда планы быстрого захвата Киева провалились, генеральный штаб вермахта издал 12 августа дополнение к директиве № 34, в котором по своему обыкновению потребовал: «Наступление на Киев прекратить и после соответствующей подготовки уничтожить город зажигательными бомбами и артиллерийским огнем». С этого времени немецкие самолеты приступили к регулярным налетам на Киев днем и ночью, однако из-за недостаточных сил никаких значительных разрушений городу они не причинили. И.Х. Баграмян позднее отмечал в своих мемуарах: «Командование группы армий «Юг», теряя с каждым днем надежду на захват города, старалось ударами с воздуха разрушить мосты, прервать пути подвоза и тем самым подорвать дух защитников Киева. Целые стаи бомбардировщиков под прикрытием истребителей устремлялись к городу и переправам. Многократное превосходство в авиации не помогло врагу. Наши летчики в тесном взаимодействии с артиллеристами-зенитчиками зорко охраняли киевское небо. Если некоторым самолетам и удавалось достигнуть мостов, то меткий огонь и решительные атаки подоспевших истребителей не давали им вести прицельное бомбометание. Фашисты поспешно сбрасывали свой груз где придется и старались спастись бегством. В результате за все время обороны Киева враг так и не сумел нанести по городу удары, которые нарушили бы налаженный ритм его жизни».
Один из самых крупных воздушных боев произошел над Киевом приблизительно в середине августа, и в нем приняли участие около 100 самолетов с обеих сторон. Вначале на перехват вражеских бомбардировщиков вылетели истребители 2-го ИАП, а затем к ним присоединились пилоты 43-го ИАП под командованием подполковника Сюсюкалова. По советским данным, этот бой закончился разгромом противника, который потерял 13 самолетов.
Советские бомбардировщики совершали налеты на скопления войск, железнодорожные узлы и аэродромы врага, причем по требованию командования стали шире практиковаться ночные беспокоящие боевые вылеты с привлечением устаревших самолетов СБ, ТБ-3 и Р-5, действовавших поодиночке и мелкими группами.
Южнее Киева, покончив с уманьским котлом, командующий 1-й танковой группы Клейст выделил дополнительные силы против 26-й армии, и после двухдневных ожесточенных боев она вынуждена была 15 августа отойти за Днепр. На ее левом фланге, в районе Черкасс, расположилась новая 38-я армия в составе пяти дивизий. 19 августа, учитывая тяжелое положение на Юго-Западном фронте, Ставка ВГК разрешила отойти за Днепр и 5-й армии. Сложившаяся в итоге ситуация привела к тому, что теперь советские ВВС были перенацелены на уничтожение мостов через Днепр, а самолеты люфтваффе стремились оказать помощь своим войскам в захвате плацдармов на восточном берегу реки.
