Возросла эффективность советских истребителей, пилоты которых уже приобрели немалый боевой опыт. Так, НА. Козлов отмечал: «Постепенно у нас вырабатывалась своя тактика. Прикрывая наземные войска, мы находились не над своими войсками, а над противником. Делалось это по двум причинам. Во-первых, мы лишали гитлеровцев возможности, уходя от нас, сбросить бомбовый груз на позиции наших войск. Во-вторых, если вражеская авиация на поле боя отсутствовала или была изгнана, мы перед окончанием патрулирования производили штурмовые атаки по наземным войскам противника, стараясь поразить хорошо видимые с воздуха его артиллерийские и минометные батареи. Мы оставляли на обратный путь лишь десятка полтора патронов. Авиационные бомбы сбрасывали на вражеские позиции сразу же, как только прилетали в район патрулирования. Затем уже приступали к выполнению главной задачи — прикрывали свои войска. Убедившись, что подходит смена, мы пикировали на позиции противника и затем на малой высоте уходили на свой аэродром».

Все чаще стало доставаться в воздушных схватках «экспертам» люфтваффе. 25 августа в бою над Ельней погиб командир группы I/JG 51 гауптман Герман Йоппиен, четвертый на этот момент по результативности немецкий пилот, имевший на счету 70 воздушных побед. Через несколько дней его результат превзошел командир эскадрильи 12./JG 51 Гейнц Бэр, записавший на свой счет 80 сбитых самолетов. Но и ему вскоре не повезло. 31 августа, во время прикрытия с воздуха танков Гудериана, его «мессершмитт» был подбит и совершил вынужденную посадку на советской территории. Бэр получил травму позвоночника, но тем не менее сумел перебраться через линию фронта, после чего на пару месяцев отправился в госпиталь.

Хотя советские летчики приложили немало усилий для разгрома врага, в целом операция против 2-й танковой группы Гудериана не принесла ожидаемых результатов, в основном из-за плохой организации контрударов советских войск и отсутствия необходимого количества артиллерии и танков. 24-й немецкий танковый корпус лишь ненадолго приостановил наступление, но уже в первых числах сентября двинулся вперед, форсировал Десну и двинулся в южном направлении, развивая удар во фланг и тыл Юго-Западному фронту. С востока, со стороны Брянского фронта, его прикрыли 47-й моторизованный и 12-й армейский корпуса вермахта. В дальнейшем это имело фатальные последствия для пяти советских армий, сражающихся восточнее Киева.

В сентябре из-за значительных потерь и необходимости поддержки сухопутных сил вермахта немцы уменьшили число воздушных налетов на Москву. Особенно сильно оказались потрепанными эскадры KG 53 и KG 55, и их пришлось отводить в тыл на переформирование. Взамен из Западной Европы прибыли четыре свежие группы бомбардировщиков, включенные в состав 2-го воздушного флота. Ночные воздушные атаки стали проводиться одиночными самолетами и мелкими группами, следующими к городу с разных направлений и на разных высотах в течение нескольких часов с интервалом 2–3 мин. Такие налеты носили беспокоящий характер и имели целью измотать подразделения ПВО, нарушить работу транспорта и заводов, а также оказать негативное моральное воздействие на московское население. Всего в течение сентября было выполнено 11 налетов на Москву, но к городу прорвался только 51 самолет (2,5 % от общего количества 1998 самолето-пролетов в границах 1-го корпуса ПВО).

Летние сражения под Смоленском принесли фашистам значительные потери, и, казалось, их наступление на Москву было сорвано. Однако крупное поражение советских войск Юго-Западного фронта под Киевом вселило в гитлеровское командование новые надежды закончить войну к концу года, поскольку высвободились дополнительные силы для действий на главном направлении. Поэтому уже 6 сентября была подписана директива немецкого генерального штаба, в которой говорилось о созданных предпосылках для решающего наступления на Москву. Эта директива № 35 предлагала ударами трех мощнейших немецких войсковых группировок из района Духовщины, Рославля и Шостки расчленить войска Западного, Резервного и Брянского фронтов, окружить их в районах Вязьмы и Брянска и затем уничтожить, не допустив их отступления к Москве. На следующем этапе танковые и моторизованные соединения вермахта должны были охватить столицу СССР с севера и юга, а пехотные соединения — развернуть фронтальное наступление на Москву с запада. 19 сентября операции присвоили кодовое наименование «Тайфун». Командующий группой армий «Центр» Федор фон Бок записал в своем дневнике: «Согласно директиве фюрера наконец исполняется мое давнее желание: начать наступление против главных русских сил. Только бы удержалась погода, ибо раньше конца сентября нельзя подтянуть необходимые подкрепления!»

За счет перегруппировки войск, с других направлений группе армий «Центр» были переданы: с северо-западного направления — 4-я танковая группа (четыре танковые и две моторизованные дивизии) и VIII воздушный корпус; из группы армий «Юг» — две танковые и две моторизованные дивизии; из резерва генерального штаба — два танковых соединения. Сильно возросло количество боевых самолетов в составе 2-го воздушного флота. Если в начале сентября их было около 350, то через месяц, по данным западногерманского историка К. Рейнгардга, стало 1390. Из числа подразделений люфтваффе для участия в наступлении привлекли 14 2/3 группы горизонтальных бомбардировщиков (из состава KG 2, 3, 26, 28, 53, 54, 76), 9 1/3 группы пикирующих бомбардировщиков (из StG 2, 1,77), 8 1/3 группы одномоторных истребителей (4 группы JG 51, 2 группы JG 27 плюс испанская эскадрилья, по 1 группе из JG 3 и JG 53), 1 группу двухмоторных истребителей из ZG 26, а также 4 эскадрильи дальних и 2 эскадрильи ближних разведывательных самолетов.

Противостоящие немцам советские вооруженные силы под Москвой включали в себя авиацию трех фронтов с учетом резервных групп, соединения дальних бомбардировщиков и б-й авиационный корпус ПВО.

ВВС Западного фронта состояли 1 октября из 5 авиационных дивизий (23,31,43,46 и 47-й), имевших в целом 2 авиаполка тяжелых бомбардировщиков ТБ-3, 4 обычных бомбардировочных полка, 2 штурмовых и 8 истребительных авиаполков. Всего в ВВС ЗФ насчитывалось 252 самолета, в том числе 206 — исправных. Таким образом, в каждой дивизии оставалось по 30–60 самолетов, а во многих авиационных полках — по 6—10 боевых машин.

В ВВС Резервного фронта имелись 10,12 и 38-я авиационные дивизии (3 бомбардировочных, 1 штурмовой и 7 истребительных полков), располагавшие всего 65 исправными самолетами.

ВВС Брянского фронта (11, 60 и 61-я авиадивизии и 24-й отдельный БАП) состояли из 5 бомбардировочных, 2 штурмовых и 3 истребительных полков и имели в наличии 102 исправных самолета.

Кроме ВВС трех фронтов, к боям на центральном направлении привлекались также 5 авиадивизий ДБА (40, 42, 50, 51 и 52-я), включающих в себя около 300 самолетов ДБ—3 и ТБ—3, и 6-й истребительный корпус ПВО.

Операция «Тайфун» началась 30 сентября ударом 2-й танковой группы Гудериана из района Шостка — Глухов по войскам левого крыла Брянского фронта. 2 октября перешли в наступление основные силы немецкой группы армий «Центр» (4-я и 9-я полевые армии и приданные им 3-я и 4-я танковые группы) из районов Духовщины и Рославля против войск Западного и Резервного фронтов. Советская линия обороны была прорвана в нескольких местах. 3 октября немцы захватили Орел, 6 ноября — Брянск и Карачев, а 7 октября сомкнули кольцо вокруг Вязьмы, и в окружение попали 16, 19, 20, 24 и 32-я советские армии.