В 21.00 по московскому времени самолеты прошли линию Рославль – Смоленск, где и были замечены многочисленными постами ВНОС. В результате за оставшиеся полтора часа силы ПВО сумели основательно подготовиться к отражению налета. На тот момент защищавший Москву 1-й корпус ПВО имел 796 орудий среднего калибра, 248 пушек малого калибра, 336 счетверенных пулеметных установок, 618 прожекторов и 124 аэростата заграждения. 6-й ИАК располагал почти 500 истребителями, в т.ч. 127 высотными перехватчиками МиГ-3, а также двумя эскадрильями, укомплектованными летчиками-испытателями. Однако многие самолеты находились в неисправном состоянии, а летчики-ночники составляли не более трети от всего личного состава.

Фрагмент аэрофотоснимка центра Москвы, сделанного немецким самолетом-разведчиком. Пунктиром обведена территория Кремля

Подготовка бомбардировщика Не-111 из KGr.100 «Викинг» к боевому вылету, конец июля 1941 г.

Первыми над городом появились «Хейнкели» из KGr.100, сбросив на него осветительные и зажигательные бомбы и четко обозначив цель для последующих бомбардировщиков. Объекты и сектора столицы были поделены между эскадрами. Так, KG55 «Грайф» бомбила Кремль, здание ЦК ВКП(б) и МОГЭС, KG53 «Легион Кондор» – Белорусский вокзал и фабрику им. Клары Цеткин, KG4 «Генерал Вефер» наносила удар по западным и северным районам столицы. Бомбардировщики шли над городом на высоте 2000-4000 м, не ожидая сильного противодействия. В итоге многие из них попали в самую гущу световых прожекторных полей, после чего долгое время обстреливались зенитками и подвергались атакам истребителей. Неожиданностью было также большое количество висящих повсюду аэростатов. В итоге строй самолетов был частично нарушен, и не все смогли точно поразить свои цели. Тем не менее многие экипажи все же выполнили свою задачу.

В ходе бомбардировки в Москве возникли 1166 пожаров, в т.ч. на оборонных объектах – 36, на объектах военных ведомств – 70, на объектах железнодорожного транспорта – 8, на хозяйственных объектах – 241 и в жилом секторе – 660. Пострадали и такие важные заводы, как авиационный № 1, на чью территорию упали четыре крупных фугасных бомбы и 173 «зажигалки». Одна бомба SC500, сброшенная с Не-111 из II./KG55, попала в Большой Кремлевский дворец, пробила перекрытие в Георгиевском зале, воткнулась в пол и не взорвалась. В 30 м от здания, в Тайницком саду, взорвалась вторая бомба, кроме того, в разных частях Кремля попадали термитные зажигалки типа В1. Фугасная бомба крупного калибра попала в дом № 10 на ул. Моховой, недалеко от Кремля. В результате один подъезд полностью обрушился, в подвале были завалены несколько десятков людей.

Во многих местах города были выведены из строя водопровод, газопровод и линии электросети. Бомба, сброшенная «Хейнкелем» из KG53, разрушила водопровод большого диаметра на площади Белорусского вокзала. Вода мощным потоком устремилась к станции метро, где скрывались несколько тысяч женщин и детей. Люди вынуждены были в панике выбегать на улицу и искать другие укрытия. На самом вокзале и прилегающих железнодорожных путях возникли огромные очаги пожаров, полыхавшие до утра. На всю столицу разносился ужасающий грохот взрывающихся вагонов с боеприпасами и цистерн с горючим.

Аэрофотоснимок западной части Москвы, сделанный немецким самолетом-разведчиком. Справа вверху, напротив ипподрома, видны сильные пожары на подъездных путях к Белорусскому вокзалу

Всего в ходе первого налета на Москву были сброшены 104 т фугасных бомб, в т.ч. несколько SC2500, а также 46 тыс. килограммовых зажигалок. По официальным данным, пострадали 792 человека, из них 130—150 погибли. Противовоздушная оборона столицы оказалась более или менее эффективной. Зенитная артиллерия выпустила 29 тыс. снарядов всех калибров, а ночные истребители совершили 173 самолето-вылета. В итоге были сбиты три немецких бомбардировщика, один из которых не смог дотянуть до линии фронта и совершил вынужденную посадку в районе Витебска.

Во время налета некоторые бомбардировщики выходили из зоны зенитного огня в восточном направлении и только потом поворачивали на обратный курс. В связи с этим кое у кого создалось впечатление, что они идут на Горький, и в последнем в 00.02 по московскому времени был подан сигнал «Воздушная тревога».

Готовясь к следующему удару, немцы быстро изменили тактику. Высота полета была увеличена настолько, чтобы бомбардировщики проходили над поднятыми над столицей аэростатами и на максимальной дальности действия прожекторов, что должно было непременно снизить эффективность последних.

В ночь с 22 на 23 июля Люфтваффе совершили второй массированный налет на Москву, в котором участвовали 115 бомбардировщиков. На город были сброшены 98 т фугасных бомб и 34 тыс. килограммовых зажигалок. На сей раз зенитная артиллерия и ночные истребители сбили пять самолетов, что составило 4,3% от участвовавших в налете. Однако помешать удару они не смогли, все бомбардировщики прошли над целью в боевом порядке и поразили большинство из намеченных объектов. От взрывов и возникших пожаров пострадали 63 предприятия и 96 жилых домов. Сильные разрушения получили фабрика им. Свердлова, Пресненский машиностроительный завод, завод газоаппаратуры и др. Сильные пожары полыхали в столице до самого утра.

В ночь на 24 июня немцы произвели третий и последний массированный налет. 125 самолетов сбросили около 140 т фугасных и зажигательных бомб. На этот раз пострадали такие важные промышленные объекты, как авиационный завод № 1 им. Авиахима, машиностроительный завод № 4, завод № 28 и др. Прямыми попаданиями фугасок были разрушены Театр им. Вахтангова и кинофабрика «Мосфильм». Бомбы попали даже в расположенный на Красной площади ГУМ, а также в Кремлевскую больницу. При этом, несмотря на сильный заградительный огонь и многочисленные вылеты ночных истребителей, все «Хейнкели», «Юнкерсы» и «Дорнье» вернулись на свои аэродромы.

Между тем, несмотря на очевидные успехи, командование Люфтваффе не испытывало особого энтузиазма от налетов на советскую столицу. Армейские части, рвущиеся в глубь страны, буквально заваливали штабы воздушных флотов заявками на уничтожение тех или иных целей. Бомбардировщики требовались повсюду, а в то же время атаки Москвы не приносили никакой ощутимой пользы, кроме пропагандистского эффекта. Поэтому собранная с большим трудом авиационная группировка стала быстро растаскиваться, и в последующие месяцы советскую столицу бомбили максимум 30—40 самолетов, а в большинстве налетов участвовало 10—15 машин и менее.

Учитывая относительно небольшое число участвовавших бомбардировщиков, можно констатировать, что операция «Клара Цеткин» закончилась полным успехом Люфтваффе. В ходе первых трех массированных налетов в Москве были полностью или частично разрушены 85 промышленных предприятий, 147 жилых домов и множество других объектов. При этом, по официальным советским данным, погибли 336 человек, еще 1360 получили ранения и контузии. Общие потери немцев составили 8 машин при 367 самолетовылетах. Это не шло ни в какое сравнение с потерями, понесенными год назад над Англией.