为了便于指挥，苏最高统帅部于７月１０日更改了空军的指挥结构，把空军部队划分为西北战区（包括西北方面军和北方方面军），西方战区（包括西方方面军）和西南战区（包括西南方面军和南方方面军）其中西北战区中的空军部队由诺维科夫少将指挥。诺维科夫鉴于轰炸机部队的惨重损失，下令将主要轰炸任务改在夜里进行，而在白天进行轰炸的轰炸机部队必须有战斗机护航，同时他还下令战斗机也必须进行低空攻击任务。
到７月１０日苏西北方面军空军的实力从战争爆发时的１１４２架飞机下降到了１０２架，但加上北方方面军和波罗的海舰队的空军，苏军仍能在北方集结１３００架飞机，而德国第１航空队由于战损和机械损耗，其实力下降到了３５０架飞机，苏军再一次取得了数量上的优势。
德国地面部队立刻感觉到了苏空军战术的改变，他们报告受到了苏空军飞机几乎不停顿地低空扫射。在汉科港，苏波罗的海舰队第１３战斗机团全力抵御德国和芬兰空军的联合攻击，７月８日Brinko少尉击落了１架Ｄｏ－１７，被击落的飞机被放在汉科市中心广场上示众。
在１９３９～４０年的苏联－芬兰战争中，芬兰俘获了为数不少的苏联飞机，现在芬兰空军第６中队将２架缴获的Ｉ－１５３当作侦察机使用，他们在那两架Ｉ－１５３的机身上不显眼的地方画上芬兰空军的标志，然后飞到苏军阵地上方进行侦察，这个大胆的行动很久未被苏军察觉，直到７月１０日，那２架Ｉ－１５３终于遭到了苏军１架Ｉ－１６和１架Ｉ－１５３的攻击，１架芬兰Ｉ－１５３被击落，飞行员V Kallio中尉阵亡。
从这时开始，德国轰炸机对苏军后方的轰炸遭到了苏联战斗机越来越强劲的抵抗，７月１０日德第１轰炸机联队的Ｊｕ－８８机群遭到了苏第１５４战斗机团的６架Ｉ－１６的拦截，Sergey Titovka中尉撞落了Paul Kempf士官长的Ｊｕ－８８，第１５４战斗机团在这一天中宣称击落了１６架敌机。
据德方记录德第１轰炸机联队于１０日损失了３架Ｊｕ－８８，１１日德第７７轰炸机联队有３架Ｊｕ－８８被击落，１２日第７６轰炸机联队第３中队Hans Figge士官长的Ｊｕ－８８被苏第１９战斗机团的Mikhail Antonov中尉击落。
虽然德国第１航空军宣称于６月２２日至７月１３日间于空战中击落了４８７架苏机，于地面上摧毁了１２１１架苏机，苏联空军远没有被消灭，光是在７月１２、１３日两天内，苏联空军就击毁了德国１５辆坦克和９０辆装甲车辆，并摧毁了两座桥梁，苏联空军的行动严重阻碍了德国地部队的前进。在１３日涅曼湖上空的空战中，第５４战斗机联队第１中队的gerhard Ludwig中尉和苏第３８战斗机团Aristotel Kavtaradze中尉相撞身亡，在同一天苏联空军１８架ＤＢ－３和５架Ａｒ－２俯冲轰炸机成功地攻击了里加湾中的一支德国运输船队，一艘德国货船被击沉，８艘被击伤。
７月中旬，德第４装甲集团功到了离列宁格勒６０英里的地方，这时德军遭到了苏空军部队的集中攻击，并遭到了严重损失。同时苏第１１集团军也于１４日发动了反击，这次反击使德军的攻势停了下来。激烈的战斗持续了４天，其间苏联空军出动了１５００架次，结果德军被击退了２５英里，德第８装甲师遭到了重创。
这样在北方德国闪电战阶段结束了，无论在地面还是在空中苏军的抵抗越来越激烈，德军的处境也越来越艰难了。在６月２２日至７月２２日间，苏联空军宣称在西北战区共有６２８架德国飞机被击落或被摧毁于地面，这个战果显然有些夸大。而在此其间，苏北方方面军空军共战损飞机３７２架，西北方面军损失了５６３架飞机，这还不包括波罗的海舰队空军的损失！德国人损失了３０架以上Ｂｆ－１０９（占德国在此地区全部战斗机数量的三分之一），第１轰炸机联队损失了１６架Ｊｕ－８８，第７６轰炸机联队损失了１９架轰炸机，第７７轰炸机联队损失了２４架飞机。虽然德国空军取得了显赫的战绩，但苏联空军却仍然坚持了下来，而德国地面部队虽然取得了很大的进展，但其歼灭大量苏军和攻占列宁格勒的企图却没能实现，而这就证明了这场战争还得持续下去。九
德军在北方的攻势逐渐缓慢了下来的同时，在战线中部德中央集团军群继续向莫斯科方向前进。在中央集团军群的北翼，里希特霍芬将军的第８航空军全力支援德第３装甲集团对vitebsk 的攻击。为了更便于空－地协调，德国空军第２航空军临时建立了一个由Martin Fiebig 上校指挥的对地攻击集团，这个集团包括了第２１０攻击机联队的Ｂｆ－１１０和第５１战斗机联队的Ｂｆ－１０９，它的任务是为中央集团军群南翼的第２装甲集团提供空中掩护。
由于德国空军对地面目标的攻击是如此有效，反而在某种程度上降低了德国地面部队的作战意志，德国空军报怨道德国地面部队越来越依赖于空军的支援，在缺乏这种支援的情况下，他们的进攻热情就会大大降低。而德国地面部队也报怨空军的支援不够及时，对此里希特霍芬将军回答道步兵必须明白空军的每次出击都需要时间准备，飞机必须要加油装弹，而飞行员也需要有起码的休息时间，而且为了获得最大的效果，空军必须把兵力集中在最重要的地段。
面对着德军的苏西方方面军的空军部队这时只剩下不到５００架飞机了，这时他们终于得到了第一批增援部队，其中包括来自莫斯科防空军第６战斗机军的部队，这个军是苏联空军的精锐部队之一，７月１日苏联最高统帅部将该军所属的第４０１战斗机团派往西部前线，这个装备着ＭｉＧ－３的战斗机团由清一色的苏联试飞员组成，团长是苏联最著名的试飞员之一Stepan Suprun中校。Suprun中校是一个传奇式的人物，他于１９０７年８月２日出生在美国，并在加拿大度过了他的童年，１９２４年他全家回到了苏联，在这里他参了军并开始接受严格的试飞员训练，他前后试飞过１００种以上的飞机，他以他的杰出才能为苏联航空事业的发展作出了贡献，在中日战争爆发后，Suprun于１９３９年７月作为志愿者来到中国和日军作战，在那里他击落了８架日本飞机，１９４０年３月他回到了苏联继续从事试飞事业，１９４０年５月他荣获“苏联英雄”称号。在苏德战争爆发后，在他的要求下苏空军成立了６个主要由试飞员组成的战斗机团，他本人被任命为其中的４０１战斗机团团长。谁都知道优秀的试飞员对一个国家的航空事业有多重要，把试飞员派上战场是一种极大的浪费，而且虽然试飞员驾驶飞机的水平很高，但未必接受过空战的训练。现在苏联不得不把他们派上前线，可见苏联空军的损失有多么严重。离开莫斯科科前，Suprun中校去和他的好朋友苏联著名的飞机设计师雅科夫列夫告别，他说他将去前线惦量一下德国王牌们的本领。（顺便说一下，Suprun中校的弟弟Alexandr Suprun 中尉也是一个试飞员，他也将被派往前线，在１９４１年底苏联最高统帅部下令召回所有试飞员前，他共击落了６架德国飞机。）
随着第４０１战斗机团进驻前线，空战立刻激烈了起来。在４０１团参加战斗的第一天，７月１日，该团宣称击落了７架德机，其中Suprun中校一人击落了４架，这一天在这个地区，光是德第５３“秃鹰”轰炸机联队就记录了损失４架Ｈｅ－１１１。
在同一天，苏第１６１战斗机团的Nikolay Terekhin中尉取得了一项奇特的战绩，在执行完一次战斗值勤后，他的Ｉ－１６正在明斯克机场上加油装弹，这时一队德国Ｈｅ－１１１轰炸机飞到了机场上空，Terekhin中尉冲向他的Ｉ－１６起飞拦截，在升空后他才发现他的飞机虽然已经加满了油但尚未装弹！于是他就对准了位于德机编队右侧的一架Ｈｅ－１１１撞去，那架被撞中的德机向左翻转，撞上了编队长机，后者又向左翻转撞上了左侧的一架Ｈｅ－１１１，于是４架飞机一起坠落，Terekhin和六、七个德国机组人员的降落伞在空中缓缓下降，但事情并不曾到此为止，因为在空中Terekhin和德国人互相用手枪射击！在落地后，一群苏联集体农庄的农民解除了德国人的武装，把他们捆成一串，Terekhin得意地牵着他们来到师长Georgiy Zakharov少将面前，“将军同志，我给你带来了一个小小的礼物。”
突然出现的大量苏军现代化战斗机使德国人有些吃惊，苏军因此变得更具攻击性，但这也给了德军消灭苏军的机会，德国空军迅速接受了挑战，于是更激烈的空战在此展开了。这时苏军的战术是争取时间，因此斯莫凌斯克成了苏军不惜代价要守卫的地方。７月３日，德国侦察机报告“至少有１００辆苏联坦克正向西方Orsha方向前进”，Orsha这个位于borisov 和斯摩凌斯克之间的城市成了接下来几天中战斗中心。里希特霍芬将军立刻下令以斯图卡攻击苏军坦克部队，同时第２轰炸机联队和第３轰炸机联队第３大队的Ｄｏ－１７则轰炸苏军后方交通线。为了加大对苏军的压力，德国轰炸机部队不分昼夜的对苏军地面目标发动攻击，而苏空军则出动了大量战斗机以驱逐德国轰炸机群，在７月３日晚上，苏第１６０战斗机团团长Anatoliy Kostromin少校在向德第５３轰炸机联队的Ｈｅ－１１１群发动攻击时，他的Ｉ－１５３被轰炸机上还击的火力击落，他当场阵亡。苏联二战中最著名的对地攻击机飞行员之一Mikhail Odintsov上尉当时是一架Ｓｕ－２轰炸机的飞行员，他回忆着当时的情形：“我的飞机遭到了４架Ｂｆ－１０９的攻击，我的机尾机枪手和我都受了伤，我只是勉强把飞机飞回了基地，但我的飞机受创如此严重，以致更本无法修理，不过我的领航员击落了１架Ｂｆ－１０９。”Odintsov后来改飞伊尔－２，并取得了击落敌机１２架的战绩，是击落敌机最多的伊尔－２飞行员，他将获得２次“苏联英雄”的金星勋章。
苏联空军向德国空军的挑战证明是一个错误，由于德国空军在飞机质量和飞行员素质上的优势，并不是少数优秀苏联飞行员所能弥补，因此苏空军再次遭到严重损失。７月４日参战仅４天的Stepan Suprun中校阵亡。这一天，在执行了一次作战任务后，Suprun中校率领一队ＭｉＧ－３回到基地，正当其他苏联飞机已经降落，在队尾的Suprun忽然发现２架德第３轰炸机联队的Ｊｕ－８８和４架第５１战斗机联队的Ｂｆ－１０９接近了机场上空，Suprun立刻向他们发动了攻击，并迅速击落了１架Ｊｕ－８８，但这时１架护航的Ｂｆ－１０９命中了Suprun 的ＭｉＧ－３；结果他连人带飞机摔入了一片树林中。
１９４１年７月２２日Suprun中校被追授“苏联英雄”称号，在这４天的战斗中，他共击落了１０架德国飞机。
７月２日德第５１战斗机联队的王牌飞行员海因茨巴尔少尉被授予相当于苏联“苏联英雄”的德国骑士十字勋章，当时他已击落了３０架敌机。巴尔少尉是一个很有个性的飞行员，虽然因为他的不守纪律的行为使上级很头痛，但他确实是一个很有天赋的飞行员，不但他的个人飞行能力高超，而且当他成了部队长时，他也以过人的领导才能得到下属的尊敬。在整个战争中，他共宣称击落敌机２２０架，其中９６架是在苏德战场上取得的，他也是二战中以喷气式战斗机击落敌机第２多的飞行员（１６架，仅次于Kurt Welter中尉的２３架），他的同伴这样形容他“只要巴尔一到，一切都会一扫而光”，巴尔最后于１９５７年４月２８日死于飞机失事。
７月５日，巴尔中尉击落了１架ＭｉＧ－３和２架ＤＢ－３，而第５１战斗机联队联队长莫德士中校则击落了２架ＭｉＧ－３和２架ＳＢ。在这样的对手面前，苏联空军更本没有多少机会，在１９４１年，苏联空军前线部队的存活律只有２５次作战任务，有些单位很快就损耗殆尽了。
除了作战损失外，德国空军对苏军机场的攻击使得苏空军的处境雪上加霜，７月５日德第２轰炸机联队第３大队的２９架Ｄｏ－１７攻击了苏军位于Vitebsk 的机场，一举击毁了２２架苏联飞机，而德军只损失了１架轰炸机。这时苏联空军的最后希望就放在伊尔－２攻击机上了，这时在苏空军预备队中有３个团装备了这种重甲的攻击机，即第６１，２１５和４３０攻击机团，现在第４３０团被紧急调往前线和第４攻击机团并肩作战。７月５日凌晨，第４３０攻击机团的一队伊尔－２在Orsha 地区攻击了德国第１７装甲师的坦克，虽然遭到了德国高射炮火的猛烈射击，所有伊尔－２都安全返回，苏军的攻击取得了很大成功，德军受到了很大损失，并被迫推迟进攻达２４小时之久。另一支苏攻击机部队第４攻击机团对德军Bobruysk机场的攻击也获得了成功，不过损失了两架伊尔－２，其第３中队中队长Nikolay Satalkin大尉阵亡。事后第４攻击机团团长Semyon Getman获得了“苏联英雄”称号。
在双方加紧对对方地面目标发动攻击的同时，空战也在一刻不停的进行，７月５日德第５１战斗机联队第６中队的一个担任警戒任务的双机编队，在机场上空发现了３架ＤＢ－３，这两个飞行员Georg Seidel士官长和Anton Hafner上等兵立刻扑向了它们，Hafner回忆到“当我们接近敌机时，我们遭到了猛烈地还击火力，Seidel士官长的Ｂｆ－１０９被击中，他只能毁机迫降在机场边上，我还来不及为他报仇，就感觉到一道火光向我迎面射来，我的挡风玻璃被打得粉碎，机舱内顿时碎片飞舞，于是我只能放弃了攻击，把飞机迫降在机场上。”
在空战中，双方的王牌飞行员都继续他们的猎杀，７月６日苏联空军上尉Vladimir Shishov拦截了８架Ｊｕ－８８，他击落了其中１架并使其余德机提前仍下炸弹退却。这时他发现了一队Ｂｆ－１０９并击落了其中１架。Shishov 在整个战争中共击落１６架敌机，并荣获“苏联英雄”称号。
在德国方面巴尔少尉则击落了２架苏第４攻击机团的伊尔…２。
战争初期著名的苏联王牌飞行员之一，第 １２６战斗机团的Vladimir kamenshchikov 中尉在６月２２日～３０日间共取得了个人击落敌机１架，集体击落敌机４架的战绩，在７月７日他击落了德第５１战斗机联队第２中队的Gronke少尉，Kamenshchikov 在１９４３年５月２２日阵亡前，将会取得个人击落２０架敌机，集体击落敌机１７架的战绩。
德国第５１战斗机联队联队长莫德士中校刚刚从希特勒手中取得了佩剑橡叶骑士十字勋章，一回到前线他又开始大量击落敌机，７月９日他击落了３架苏战斗机，１０日他击落了两架敌机，在接下来的５天里，他又击落了１０架苏联飞机。
７月１０日，Kamenshchikov取得了他的第８次空战胜利，他击落了１架德第３轰炸机联队的Ｊｕ－８８；另一架Ｊｕ－８８则被Stepan Ridnyy少尉击落，而装备着ＭｉＧ－３的另一个由�