Бомбардировщики 94-го и 52-го СБАП, поддерживая наступление 8-го и 15-го мехкорпусов с юга на Сокаль, 25-го июня летали парами на разведку и потом группами производили налеты на вражеские колонны, двигавшиеся по дорогам от Владимира-Волынского до Луцка. Бомбили обычно с высоты 400–800 м, а затем обстреливали противника из пулеметов. 26 июня вступили в бой 9-й и 19-й мехкорпуса, наступавшие с севера, и около 60 самолетов 62-й БАД атаковали немецкие танки на их пути. В тот же день три девятки СБ из 94-го СБАП нанесли удар по переправе через реку Буг у Крыстынополя, где скопилось много вражеской техники. Боевые вылеты советских бомбардировщиков редко обходились без потерь по причине сильного зенитного огня противника и слабого прикрытия истребителями. В 19-й бомбардировочной дивизии, кроме того, проблему представляла высокая аварийность, так как один из ее полков (136-й ББАП) был вооружен новыми, плохо освоенными личным составом скоростными самолетами Як-2 и Як-4. В целях безопасности пришлось существенно ограничить бомбовую нагрузку этих машин, что свело к минимуму их боевую ценность. Полки 4-го ДБАК в течение 26 июня выполнили около 170 самолето-вылетов на бомбардировку целей в районах Рава-Русская, Луцк и Сокаль. С бомбами на штурмовку немецких колонн вылетали также самолеты И-153 и И-16 из состава ВВС 5-й и 6-й армий, а в 28-м ИАП по инициативе ст. лейтенанта Доброхотова бомбовыми подвесками оборудовали даже новые истребители МиГ-3. 26 июня МиГ-3 из 28-го ИАП несколько раз штурмовали моторизованные колонны на шоссе Крыстынополь — Радехов, и в одном из вылетов Доброхотов получил тяжелое ранение осколком снаряда в голову. Однако он продолжил штурмовку, сбросил бомбы, выполнил еще два захода со стрельбой из пулеметов, потом сумел долететь до своего аэродрома и потерял сознание уже после посадки. Из МиГ-3 его вынесли на руках. Согласно докладам летчиков 28-го ИАП в этом вылете они уничтожили 10 танков, несколько автомобилей и десятки солдат и офицеров.

Экипажи люфтваффе в конце июня выполняли самые разнообразные задачи. Они с завидной постоянностью продолжали налеты на советские аэродромы, все время докладывая о новых успехах, вели разведку, бомбили передовые укрепления и скопления советских войск, города и железнодорожные узлы. 25 июня около 40 немецких самолетов нанесли бомбовые удары по промышленным объектам Киева и близлежащим аэродромам. Ценою трех потерянных Ju 88 немцам удалось повредить несколько крупных киевских заводов. В воздушных боях они сбили два И-16, еще пять советских самолетов сожгли на земле и 25 повредили.

Оборону Киева в июне 1941 года обеспечивали 36-я ИАД в составе четырех полков И-153 и И-16, а также 3-я и, позднее, 4-я дивизии ПВО, включавшие в себя зенитно-артиллерийские полки, полки ВНОС, прожекторные полки и подразделения аэростатов заграждения. 3-я дивизия защищала Киев, Фастовский железнодорожный узел, мосты через Днепр в Киеве, Черкассах, Каневе и Янове. Ей придавались два полка 36-й ИАД. 4-я дивизия ПВО прикрывала вначале Львов и подступы к нему, а затем, после отступления, вошла в состав Киевского района ПВО. Всего в Киевском районе ПВО имелось около 300 зенитных орудий, свыше 100 зенитных пулеметов и 81 аэростат заграждения.

Хорошо налаженное ведение воздушной разведки позволило немецкому командованию быть в курсе меняющейся обстановки на фронте. Все значительные передвижения советских мехкорпусов немедленно вскрывались, что давало возможность немцам эффективно маневрировать своими наземными силами. В условиях господства люфтваффе в воздухе советские танковые соединения подвергались регулярным воздушным налетам, и особенно пострадал от бомбардировок 15-й мехкорпус. Вечером 26 июня «юнкерсы» разбомбили и его штаб, в результате чего был тяжело ранен командир мехкорпуса генерал И.И. Карпезо.

Хотя механизированные корпуса немного потеснили противника в районах реки Стырь и Дубно, однако их потери оказались чересчур велики. Танки вступали в бой после марша длиной 200–400 км, и многие из них вышли из строя из-за технических неполадок. Контрудары по-прежнему наносились неорганизованно и по частям, а немцы сосредоточили на передовых рубежах значительное количество противотанковой артиллерии. К вечеру 26 июня изрядно поредевшие соединения мехкорпусов уже нуждались в отводе из районов боев и перегруппировке, но Ставка требовала продолжать контрнаступление.

27 июня командование ВВС получило приказ усилить бомбовые удары и увеличить время пребывания самолетов над полем боя. В связи с этим число боевых вылетов возросло, а бомбардировщики стали действовать мелкими группами без истребительного сопровождения. Из состава 62-й БАД были брошены в бой 226-й и 227-й ближнебомбардировочные авиаполки, вооруженные одномоторными самолетами Су-2. До тех пор они изредка выполняли лишь разведывательные полеты и за первую неделю войны не потеряли ни одного экипажа.

Естественно, при такой тактике действий количество потерь возросло, а эффективность налетов оказалась сравнительно невысокой, поскольку штабы ВВС армий были не в состоянии организовать взаимодействие авиационных частей с наземными войсками. В качестве главного успеха советских бомбардировщиков на Юго-Западном фронте в период с 28 по 29 июня 1941 года в советской военной истории обычно приводится разгром передовых частей 11-й танковой дивизии 1-й группы Клейста, которые под воздействием одновременных ударов с воздуха и со стороны войск Шепетовского укрепрайона вынуждены были отступить из района Острога и частично рассеялись в лесах. За этот сомнительный успех пришлось заплатить слишком дорогую цену: 62-я и 19-я бомбардировочные авиадивизии в значительной степени утратили свою боеспособность. В боях они потеряли 2/3 самолетов. В 52-м СБАП особенно горькой была гибель 27 июня капитана Борисова. В этот день вечером его экипаж во время выполнения задания сумел отбиться от 6 Bf 109, но во время посадки на аэродроме в сумерках бомбардировщик Пе-2 зацепился за дерево, упал на землю и взорвался. По другим источникам, причиной гибели самолета стала выпавшая из бомболюка несбросившаяся бомба.

Всего, по данным на 30 июня, в составе ВВС Юго-Западного фронта осталось 837 самолетов. Остальные были сбиты в воздушных боях, уничтожены на земле или брошены на аэродромах в неисправном состоянии. Потери люфтваффе над Украиной за тот же период оказались в 5–6 раз меньше.

К 30 июня завершилось танковое сражение в районе Броды — Луцк — Ровно. Советские мехкорпуса, лишившись большинства своих танков, смогли только на неделю задержать продвижение противника. К концу июня Луцк, Ровно, Броды, Ковель, а также и Львов перешли в руки немцев, продолжавших наступление в общем направлении на Киев. 1 июля по приказу военного совета фронта оставшиеся части 9-го и 22-го мехкорпусов совместно с соединениями 5-й армии нанесли еще один удар из района Цумань — Клемань в тыл немецким войскам, захватившим Ровно, однако и он также не увенчался успехом, хотя советским частям удалось довольно глубоко вклиниться во фланг 1-й танковой группы Клейста.

Авиация 1 июля в боевых действиях в Полесье практически не участвовала из-за проливных дождей. По просьбе генерала Москаленко, командира 1-й противотанковой артбригады, поддержавшей наступление 9-го и 22-го мехкорпусов, один Су-2 из состава 62-й БАД все же вылетел на разведку, но во время полета на малой высоте, под кромкой облаков, был вскоре сбит вражеским зенитным огнем. В этот день на должность командующего ВВС Юго-Западного фронта был назначен генерал Ф.А. Астахов. Ранее обязанности командующего выполнял заместитель Птухина полковник С.В. Слюсарев.