轰炸使苏军遭到大量人员和物资损失，由于出色的表现，德第５４“骷髅”轰炸机联队第１大队大队长Richard Linke 上尉被授予骑士十字勋章。
９月１６日，德第１和第２装甲集团的装甲铁钳在基辅东１３０英里的Lokhvitsa 合拢，５个集团军的苏军陷入合围。９月１８日，德第６集团军从西方向基辅发动进攻，德国空军第７７攻击机联队第３大队的Ｊｕ－８７群，平均每架出动４～６个架次，对德国地面部队提供不间断的密接支援。１９日基辅失陷，２０日苏西南方面军司令基尔波诺斯上将阵亡。这时陷入重围的数十万苏军的命运已经注定，德国空军完全掌握了基辅上空的制空权，剩余的苏西南方面军空军集中在波尔塔瓦地区，以阻止德第１７集团军继续向东前进，在这里苏军终于使德军的攻势停止，并解救了有部分苏军部队，德第５２战斗机联队第３大队在这里损失了４架Ｂｆ－１０９。
９月２１日，被围的苏第２１集团军开始全力突围，德第２１０攻击机团的Ｂｆ－１１０对一切活动的地面目标进行不间断攻击，第２１集团军司令Fyodor Kostenko 中将向莫斯科紧急求援“一切渡河的企图都失败了，弹药即将耗尽，急需空中支援！”但一切支援都已无法挽救被围的苏军，９月２６日被围的苏军停止了抵抗，德国人宣称俘虏了６６万苏联军人。十七
当基辅战役还在进行时，在克里米亚半岛上，苏联军队和罗马尼亚军队围拢着黑海海滨城市奥德萨进行着另一场激战。罗马尼亚空军主力就集中在这里。为了支援罗马尼亚军队的攻势，德国空军抽调了第２７和５１轰炸机联队，以及第７７战斗机联队第２大队为罗马尼亚军队提供空中支援。德国空军的首要目标是摧毁苏联黑海舰队对黑海的控制权。
在１９４１年８月初，在奥德萨的苏联空军部队只有由Lev Shestakov 少校指挥的第６９战斗机团，当奥德萨被包围时，该团只有２０架Ｉ－１６，除此以外他们只有黑海舰队海军航空兵的２个中队ＭＢＲ－２飞艇和１个中队ＳＢ，在战斗开始以后，苏军才接到位于克里米亚的第６２战斗机旅和第６３轰炸机旅的支援。
尽管兵力不足，但Shestakov 少校对部队很快以他们战绩赢得了对手的敬畏。８月９日，该团宣称击落了９架Ｂｆ－１０９。当地的苏联轰炸机部队的任务是轰炸罗马尼亚地面部队，在德国战斗机的阻截下，苏联轰炸机遭受了严重损失，８月１０日德国第７７战斗机联队第２大队宣称以损失１架Ｂｆ－１０９的击落了１５架代价击落苏联轰炸机１５架，同一天这个大队还攻击了苏联黑海舰队的船只，他们投下的炸弹击伤了１艘苏联轻巡洋舰和１艘汽船。
８月１２日上午，第７７战斗机联队第２大队Erich Friedrich中尉和Franz Hrdlicka 少尉在一次战斗巡逻中，发现了属于苏第６３轰炸机旅第４０轰炸机团的３架ＳＢ，结果Friedrich中尉击落了２架（他的第８～９次空战胜利），Hrdlicka 少尉击落了第３架ＳＢ（他的第２个战绩），被击落的这３架ＳＢ，２架迫降在苏军战线后方，机组成员得以生还，另一架迫降在敌军后方，它的领航员和机尾机枪手躲过了罗马尼亚人的搜捕，回到了苏军一方，但飞行员被罗马尼亚军队俘虏。
当天下午，同一大队的德国飞行员Eugen Wintergest士官长回到机场后兴奋地宣布，他单机遇上了９架ＳＢ，在经过一场激战后，他一举击落了其中７架！当时在场的人对此感到难以置信，于是大队长Anton Mader 上尉亲自驾驶着Ｂｆ－１０９去调查此事，虽然他驾驶着高速的战斗机，但他仍能在地面上发现７架苏联飞机残骸，并且他还成功地辨别出它们是ＳＢ轰炸机，而且是今天被击落的ＳＢ。于是Wintergest士官长的战绩被承认了。战后根据苏方损失记录，在８月１２日苏军只损失了６架ＳＢ，包括在早上被Friedrich中尉和Hrdlicka少尉击落的那３架。
Wintergest士官长在第７７战斗机联队颇为著名，他总是和他的好朋友Herwig Zuzic少尉一起作战，在１９４１年９月２４日，他和Zuzic双双在苏军后方被击落被俘，当时他是一个击落敌机２０架的王牌飞行员，而Zuzic的战绩是１３。几个星期后，苏联飞机在第７７战斗机联队的机场上空投了大量传单，那是这两位飞行员给他们战友的公开信，在信中他们呼吁德国飞行员阵前起义。
几个月后，Zuzic和Wintergest 被空投到德军后方收集情报，一落地他们就向当地德军报到，他们为自己的行为辩解，称他们是装做愿意替苏军服务，以制造脱身的机会。他们的辩解被接受了，但随后他们被调离东线。１９４３年１月，Zuzic 被提升为中尉并担任第１战斗机联队第８中队中队长，而Wintergest也被提升为少尉，担任同一联队第９中队中队长。
１９４３年７月２７日，Zuzic 中尉击落了１架美国Ｂ－１７“空中堡垒”，他的第１４个战绩，但８月１９日他因飞机失事身亡。得知朋友死讯后；Wintergest 少尉十分沮丧，他说“我们曾共同渡过如此艰难的日子，现在他死了，看来我的日子也不多了。”
９月４日，德第１战斗机联队第９中队惨败于英国空军“喷火”式战斗机手下，英国人以损失１架“喷火”式的代价击落了６架Ｂｆ－１０９，阵亡的德国飞行员中就包括了Wintergest少尉，他从中弹的飞机中跳伞而出，但他的降落伞未能张开。
现在话题再转到奥德萨城下，苏联黑海舰队海军航空兵继续对罗马尼亚境内目标进行轰炸，８月１０日苏军对Constanta 发动了３次空袭，第１波５架ＤＢ－３和第２波６架Ｐｅ－２未能给目标造成损害，但第３波６架Ｉ－１６ＳＰＢ的Zvenos攻击则严重破坏了当地的炼油厂。
８月１３日０３３０时，３架ＴＢ－３从克里米亚的Yevpatoria机场起飞，２个小时１０分钟后，６架Ｉ－１６被释放，这６架Ｉ－１６直扑位于Cernavoda 地区的Danube大桥，在防守者还来不及做出反应前，５颗２５０公斤炸弹直接命中了桥梁，这次轰炸不但严重损坏了大桥，而且摧毁了邻近的输油管道，在回航的途中，这６架Ｉ－１６还顺便扫射了一支罗马尼亚地面部队。在回到基地后，这次Zvenos攻击的领队Arseniy Shubikov大尉被授予“列宁勋章”。
虽然苏军进行了顽强抵抗，但无法阻止敌军的前进，８月１３日奥德萨被彻底包围，唯一能向该市提供补给的只剩下海上一个通道了。这时德国空军把攻击重点转向苏军的海上运输线，８月１３日第７７战斗机联队的Gunther Marschhausen上等兵在攻击黑海中苏军船队时被高射炮火击落。８月１５日，在同一地区，德第５１轰炸机联队第３中队的１架Ｊｕ－８８据称被１架苏联战斗机撞落，但奇怪的是在苏军记录中，找不到在这一天中有任何撞击敌机的记录。
为了给苏联守军提供有效的空中支援，装备着伊尔－２的苏第４６独立攻击机中队被派往奥德萨，同时到达的援军还有３架Ｙａｋ－１和４架Ｉ－１５ｂｉｓ。
不断恶化的战场形势迫使苏军增加Zveno攻击次数，８月１７日又一次Zveno攻击了Constanta 港，苏军投下的炸弹击伤了３艘货船，在这次轰炸中１架Ｉ－１６ＳＰＢ被德第２训练联队的１大队的Ｂｆ－１０９击落。
８月１８日，德第２７和５１轰炸机联队宣称炸沉了超过３万吨苏军船只，第２７轰炸机联队在８月１１日～１８日间，共宣称炸沉８艘苏联船只共３万６千吨，不久该联队第２和第３大队大队长被授予骑士十字勋章。
在此期间，德第７７战斗机联队也遭到了一些损失，８月１８日６中队的１架Ｂｆ－１０９被１架Ｉ－１６击落，２１日同一中队的Wolfgang Polscher 下士被架Ｉ－１５３击落，当他正挂在降落伞下时，那个击落他的苏联飞行员用机枪射杀了他。
虽然遭到了这些损失，但第７７联队的作战是很有成效的，在他们的有力保护下，德国轰炸机损失大幅下降，比如第２７轰炸机联队在整个８月只损失了４架Ｈｅ－１１１。而在同一区域的罗马尼亚空军的表现远不能和德国人相比，８月２１日装备着Ｂｆ－１０９的罗马尼亚空军第７大队前往拦截由苏地６９战斗机团的Ｉ－１６护航的伊尔－２，结果罗马尼亚人损失了大队长Alexandru Popisteanu中尉，并未能获得任何战果。
８月２８日，德第７７战斗机联队第２大队奉命北调，这些经验丰富的飞行员一离开战场，苏联空军立刻获得了战场制空权，空战立刻变得激烈起来。８月２８日，苏第６９战斗机团Vitaliy Topolskiy 中尉阵亡（他的战绩是个人击落敌机４架，集体击落敌机４架），接着第８战斗机团的Ivan Berishvili 少尉撞落了１架罗马尼亚ＰＺＬＰ。 １１战斗机。２９日第６９战斗机团的Semyon Kunitsa上士被１架罗马尼亚Ｂｆ－１０９击落，他跳伞后在空中被地面上的罗马尼亚士兵射杀。
９月初，苏联空军逐渐掌握了奥德萨上空的控制权。这使得地面上罗马尼亚第４集团军对奥德萨的围攻变得越发困难。这期间，约有２０架罗马尼亚飞机被苏联战斗机击落。在这里成功的苏联飞行员是第６９战斗机团的团长Lev Shestakov 少校，他个人击落敌机３架，集体击落敌机８架。在他于１９４４年３月阵亡前，他的个人战绩达到了１５集体战绩则为１１。
另一个成功的苏联飞行员是第６９战斗机团的Yuriy Rykachyov 大尉，他的战绩是个人击坠４，集体击坠６（他在整个战争中的个人战绩是１９）。
９月１４日，苏军Mikhail Astashkin 大尉在奥德萨上空击落了１架德第５１轰炸机联队第３大队的Ｊｕ－８８，但随后他的Ｉ－１６被２架Ｂｆ－１０９击中，于是他驾驶着重伤的飞机撞击了地面上的罗马尼亚部队，他被追授“苏联英雄”称号。
９月２１日晚，一支苏军部队出其不意地租罗马尼亚军队背后Grigorevka登陆。在这个地区的苏联空军被全部派往支援这个行动，苏军从一名被击落的罗马尼亚飞行员的口供中得知德第７７攻击机联队第３大队已经完成对登陆场攻击的准备。在这些斯图卡起飞前，由Shestakov 少校指挥的第６９战斗机团的２０架Ｉ－１６扫射了德军的机场一举将２０架Ｊｕ－８７击毁于地面，苏军只损失了１架Ｉ－１６。罗马尼亚空军对苏军登陆场的攻击不但未能取得任何成果，而且遭到了很大损失，苏联空军宣称在３天中击落了１２架罗马尼亚飞机。还是遭到损失的德第７７攻击机联队第３大队取得了良好的战绩，他们攻击并击沉了苏联驱逐舰Frunze号，并击伤另２艘驱逐舰Bezuprechnyy号和Besposhchadnyy号，为此该大队大队长Helmut Bode 上尉被授予骑士十字勋章。在德国空军的支援下，罗马尼亚军队最后得以阻止了苏军对奥德萨的解围行动。
１０月初，苏联最高统帅部做出了放弃奥德萨的决定，苏黑海舰队奉命将守军转运到塞瓦斯托波尔。虽然遭到德国空军的不停攻击，苏联海军还是成功地将３５００００守军和平民，２０万吨物资安全撤离。１０月１４日，奥德萨落入了罗马尼亚军队手中，这样罗马尼亚人取得了他们在二战中独立赢得的最伟大的一次胜利，在这场持续６４天的战役中，苏军共损失了４１２６８人，其中阵亡和失踪１６５７８人，受伤２４６９０人。虽然取得了胜利，罗马尼亚人付出的代价是可怕的，他们共伤亡了１０万人。
苏联空军在奥德萨保卫战中表现相当出色，其中最杰出的是第６９战斗机团，该团从此直到战争结束都是苏联空军的王牌部队。在６月２２日～１０月１４日间，该团共宣称击落敌机９４架，在战斗结束后，第６９战斗机团中有１２名飞行员被授予“苏联英雄”称号，同时该团也开始装备ＬａＧＧ－３战斗机，以取代过时的Ｉ－１６和Ｉ－１５３。十八
现在让我们把视线转到北方，在北极圈内，在苏联－挪威边境上，这里苏联空军和德国及其盟友芬兰空军都只投入了相对较少的兵力，在这里很少发生在白俄罗斯和乌克兰地区那样规模的空战，有时甚至能见到一次大战流行的单机格斗。
在这里，苏军的兵力部署是围拢着确保重要的摩尔曼斯克港口，这个苏联北方唯一的不冻港是输入西方援苏物资的重要通道，是苏军不惜一切代价要守住的要地。
在战争爆发时，苏军在这个列宁格勒以北和巴伦支海以南长达６００英里的地段上，只部署了２个集团军，第７和第１４集团军，苏军把这两个集团军的主力集中在Kola半岛以西一段１８０英里的防线上，重点守卫摩尔曼斯克。６月２２日，苏联空军在这个地区的兵力是这样的，第１４集团军属下有第１混合空军师，这个师有３个团组成，第１３７轰炸机团有３８架ＳＢ，第１４５战斗机团有５６架Ｉ－１６，第１４７战斗机团有３４架Ｉ－１５３和１９架Ｉ－１５ｂｉｓ，６月２９日，该师得到了另外１８架ＳＢ。第７集团军的空军部队只有１个装备着ＳＢ的第７２快速轰炸机团。另外苏联北方舰队海军航空兵的兵力是第７２混合空军团有４架Ｉ－１６，１７架Ｉ－１５３，２８架Ｉ－１５ｂｉｓ，和１１架SB，到２６日该团得到了额外的１２架Ｉ－１６，第１１８侦察机团有３７架ＭＢＲ－２和７架ＧＳＴ水上飞机，第４９独立侦察中队有１２架ＭＢＲ－２。这就是苏军在北极地区所拥有的全部空军实力。
入侵的德军和芬兰军队同样只拥有相对较小的实力，他们同时为在北极地区维持对前进部队的后勤补给而烦恼，由于在挪威的德军不具备补充作战物资的优先权和他们必须在挪威�