Наибольшим количеством боевых самолетов на западной границе располагал Киевский особый военный округ. Из 2003 машин его ВВС — 1166 составляли истребители (159 МиГ-1/3, 64 Як-1, 943 И-16 и И-153), входящие в состав 17 авиаполков. В бомбардировочных полках находились 236 СБ, небольшое количество АР-2, 68 новых Пе-2, 80 ближних бомбардировщиков Як-2/4 и еще два полка летали на одномоторных бомбардировщиках Су-2. Большинство новых истребителей и на этом направлении размещались на аэродромах поблизости от противника.

4-й воздушный флот генерала А. Лера на юго-западном направлении имел около 800 машин, и почти половина из них была использована для нанесения первого удара в 4–5 часов утра. Летчики 87-го ИАП, занявшие по тревоге свои места у истребителей, не смогли вовремя распознать врага. Командир полка майор И. Сульдин вспоминал: «Примерно в 4 часа 50 минут с восточной стороны аэродрома показался плохо видимый в лучах восходящего солнца двухмоторный бомбардировщик. Все сочли, что для проверки готовности полка прилетел командир авиадивизии. Но то был немецкий бомбардировщик Ju 88. На бреющем полете он атаковал выстроенные в линию самолеты. Увидев зловещие кресты на бомбардировщике, находившиеся на аэродроме командиры и бойцы открыли по нему огонь из винтовок. Но было уже поздно. Немецкий самолет сбросил прицельно мелкие осколочные бомбы, обстрелял из пулеметов личный состав: из 10 выстроенных самолетов 7 сгорели, были убиты два находившихся в кабинах летчика и ранены два младших авиаспециалиста. Пострадал и личный состав 4-й эскадрильи, построенный возле своего КП».

Несмотря на большие потери, советские пилоты и на этом участке границы яростно сражались с противником. Одним из наиболее результативных подразделений стал в этот день 12-й ИАП, переданный 12-й армии. Потеряв при налете 36 машин, полк сумел затем записать на свой счет 11 сбитых вражеских самолетов, заплатив за это только тремя «чайками». Две машины уничтожил мл. лейтенант Л. Бутелин — последнюю он таранил и при этом погиб. Всего в полосе 12-й армии в плен попали 12 немецких летчиков.

Истребители МиГ-3 из состава 15-й и 16-й САД добились невысоких результатов. За 374 боевых вылета они сбили всего 10 вражеских самолетов и потеряли 5 своих. Шесть побед пришлось на долю 28-го ИАП, выполнившего 157 боевых вылетов. Причиной такого положения дел явилась слабая подготовка летчиков — к началу войны лишь около 10 % пилотов строевых частей освоили полеты на новых типах самолетов. Однако большинство из них нельзя было считать полностью освоившими новую технику, так как они могли, по существу, лишь летать по кругу и совершать взлеты и посадки. Ввиду сложности освоения новых самолетов временно были изъяты из курса боевой подготовки многие фигуры высшего пилотажа.

На южном направлении самолеты люфтваффе не смогли добиться успеха и практически везде получили отпор. Командующий ВВС Одесского военного округа еще в ночь на 22 июня объявил тревогу и своевременно перебазировал авиацию на запасные, полевые аэродромы. Таким образом, на атакованных противником аэродромах почти не оказалось самолетов. Вражеские силы на этом направлении состояли из 4-го авиакорпуса генерала К. Пфлюгбайля, армейской авиации и румынских ВВС — всего около 800 самолетов. Немцам удалось уничтожить на аэродромах лишь 3 % советских боевых машин, потеряв при этом почти такое же количество собственных самолетов в воздухе.

Самым результативным на южном фронте оказался 67-й ИАП майора В. Рудакова. Лучший по боевой подготовке в предвоенное время, полк начал боевые действия с 4 часов утра, с успехом отражая налеты противника. Первый вражеский самолет был сбит недалеко от аэродрома Болгарика лейтенантом Ермаком приблизительно в 4 часа утра. Затем летчики 67-го полка перехватили и рассеяли в воздухе румынские бомбардировщики S.M.79 из 1-й БАГ. После окончания боя румыны признали потерю двух самолетов и 10 человек летного персонала. Стремясь взять реванш за две неудачные атаки, немецко-румынское командование бросило на аэродром Болгарика крупные силы из 50 бомбардировщиков под прикрытием 30 истребителей. Самолеты шли волнами с интервалами 2–3 минуты, и среди них находились 12 румынских бомбардировщиков «Потез-633» из 2-й БАГ и десять PZL-37 «Лось» из 4-й БАГ. В группу прикрытия входили немецкие истребители Bf 109, румынские «харрикейны» и Не 112. На перехват противника взлетели все 50 И-16 полка. Разбив строй вражеских девяток, они сбили 5 бомбардировщиков и 2 истребителя. Лейтенант А. Мокляк уничтожил в этом бою два румынских бомбардировщика и таранил третий, расставшись с жизнью. Всего в течение дня полк заявил о 16 воздушных победах.

Над аэродромом Гросулово 27 Ju 88 в сопровождении 9 Bf 109 попытались нанести удар по бомбардировщикам СБ и Пе-2 на стоянках. Первая группа атакующих отбомбилась неудачно, не причинив никакого вреда советским самолетам, а вторая попала в поле зрения капитана А. Карманова из 4-го ИАП, случайно оказавшегося в этом районе. Бойко развернув МиГ-3, он в одиночку вступил в бой, используя преимущество внезапного нападения, сбил один «Юнкерс» и разогнал остальные бомбардировщики, выдержав затем самоубийственный поединок с «мессершмиттами». Один Bf 109 врезался в землю, а самолет Карманова хотя и выглядел как решето, но тем не менее приземлился на своем аэродроме. Нужно заметить, что на следующий день в районе Кишенева Карманов одержал еще три победы в одном бою, но в тот же день пал смертью храбрых, ввязавшись во время очередного вылета в схватку с четырьмя Bf 109.

22 июня первые сбитые вражеские самолеты записали на свой счет летчики ВВС Черноморского флота. Примерно в 13:30 налет на порт Измаил, где базировались военные корабли Дунайской флотилии, предприняли 12 румынских самолетов. Им навстречу с аэродрома на окраине города взлетели 3 И-153 и 14 И-15бис 96-й отдельной истребительной эскадрильи. Как вспоминал командир эскадрильи капитан А. Коробицын, румынские самолеты представляли собой двухместные тихоходные бипланы, по скорости заметно проигрывающие даже явно устаревшим И-15бис. Вероятнее всего, это были легкие бомбардировщики IAR-37/38, либо Флит F-10G. Летели они без истребительного прикрытия, и этим в полной мере воспользовались советские пилоты. Атаковав звеньями, они вскоре сбили четыре вражеских самолета. Пятый бомбардировщик уничтожил лейтенант Маслов, в одиночку преследовавший его в глубине территории противника. После возвращения в самолете Маслова насчитали около 40 пулевых пробоин, а его пулеметы пришлось сдать в ремонт: от беспрерывной стрельбы заклинились движущиеся части оружия.

К числу других подразделений ВВС Одесского военного округа, отличившихся 22 июня 1941 года, принадлежал также 55-й ИАП, размещавшийся на аэродроме Бельцы. В течение дня его летчики одержали 10 воздушных побед. Свои первые вражеские самолеты в Великой Отечественной войне сбил под Кишеневым командир 69-го ИАП Лев Шестаков.

Советская бомбардировочная авиация на южном участке свои основные усилия сосредоточила на уничтожении переправ через реку Прут, по которым сплошным потоком двигались немецкие войска. Эффективный бомбовый удар днем 22 июня нанесли 17 Пе-2 из состава 5-го БАП, полностью разрушившие Галацкий мост. Пожалуй, это было первое успешное применение новых бомбардировщиков. Самолеты СБ из 40-го БАП атаковали румынские порты Сулину и Констанцу. Налет двух СБ на Сулину оказался сравнительно удачным, а вот Констанца осталась невредимой: экипажи четырех СБ с аэродрома Сарабуз в пути потеряли друг друга, подходили к цели поодиночке и, встреченные сильным зенитным огнем, поспешно освободились от бомб и вернулись назад, в Крым.