Утром 21 июля произошло самое крупное воздушное сражение с начала конфликта. С советской стороны участвовали 157 самолетов – 95 И-16 и 62 И-15бис, с японской – более 40 истребителей. Бой, завязавшийся в районе горы Баин-Хошу, вскоре распространился на большую территорию по обе стороны от линии фронта и распался на ряд отдельных схваток, которые продолжались более полутора часов. Было сбито пять И-15бис и четыре Ki-27. На следующий день состоялись три воздушных боя, в одном из которых дебютировали пилоты только что прибывшего на театр 56-го истребительного авиаполка – общий счет 4: 4. У японцев в этот день, наверно, был какой-то национальный праздник, иначе невозможно объяснить, с какого бодуна они рапортовали об уничтожении 52 «ишаков» и 11 СБ!

Однако 38-й полк продолжал нести потери. Только 24 июня в результате воздействия противника погибли девять бомбардировщиков и семь экипажей. Осуществлявшие прикрытие истребители 56-го полка со своей задачей не справились и сами потеряли четыре машины. У японцев были сбиты два истребителя и два бомбардировщика.

29 июля советские летчики, наконец, расквитались за потери и неудачи в предыдущих боях. В 7.15 утра 20 пушечных и пулеметных И-16 из 22-го полка произвели штурмовку полевого аэродрома к северу от озера Узур-Нур. На летном поле готовились к вылету 11 Кi-27. Атака застала японцев врасплох. От пушечных очередей у двух истребителей взорвались бензобаки. В 9.40 две эскадрильи И-16 нанесли повторный удар. На этот раз они атаковали японские истребители в момент захода на посадку. Три Кi-27 были сбиты, еще один – сожжен на земле. В результате этих налетов противник потерял шесть машин, пять были серьезно повреждены. В тот же день СБ бомбили войска и склады противника в районе Номон-Хан-Бурд-Обо, не вернулись с задания три «ястребка».

В июле советские боевые потери составили 79 машин, в том числе 24 скоростных бомбардировщика, японские – 41 самолет.

Советская сторона постепенно реализовывала свое численное преимущество, «счет» в воздушных схватках выравнивался.

Из Союза постоянно прибывали новые эскадрильи И-153 и И-16 тип 18 с двигателем М-62, а также экспериментальная группа совершенно секретных «ишаков», вооруженная реактивными снарядами РС-82. Бомбардировочная авиация пополнилась 56-м бомбардировочным авиаполком из Белорусского военного округа. Правда, бомбардировщиков «со скоростями, далеко перевалившими за 500 км в час», Ворошилов так и не прислал.

К 1 августа авиация 1-й армейской группы насчитывала 525 самолетов, в том числе 321 истребитель. В прифронтовой зоне продолжалось строительство новых аэродромов и посадочных площадок, значительно расширилась сеть постов ВНОС, улучшилось взаимодействие между авиацией и наземными войсками, в пехотные и артиллерийские части были назначены представители ВВС, наладили тыловое обеспечение. Прибыл специальный отряд саперов-маскировщиков для оборудования ложных аэродромов с 75 макетами И-16.

Японцы подбросили еще два истребительных авиаотряда и довели численность своей авиационной группировки до 200 машин.

2 августа 23 И-16 из 70-го полка под прикрытием 19 «чаек» нанесли внезапный штурмовой удар по аэродрому в 18 километрах к северо-западу от Джинджин-Сумэ и, как на учениях, расстреляли стоявшие на «линейке» самолеты противника, уничтожив шесть машин и повредив остальные. Два крупных воздушных боя произошли 5 августа, 12 августа 137 И-16 из всех трех советских полков дрались против примерно 60 японских истребителей. В бою было сбито, по советским данным, 11 Кi-27. Наши потеряли два самолета и одного летчика. 19 августа летчики 22-го полка вновь штурмовали японский аэродром и сожгли два вражеских истребителя. В тот же день СБ разбомбили железнодорожную станцию Халун-Аршан, через которую шел основной поток снабжения японских фронтовых частей.

Накануне подготовленного штабом Г.К. Жукова генерального наступления советская авиационная группировка достигла своей максимальной численности – 580 боевых машин и захватила господство в воздухе.

20 августа советско-монгольские войска начали операцию по окружению и уничтожению японских войск на восточном берегу Халхин-Гола.

В 5.45 утра по японским позициям нанесли удар 150 бомбардировщиков под прикрытием 144 истребителей. СБ бомбили прицельно, с высот от 2500 до 3000 метров. Специальные штурмовые группы И-16 общей численностью 46 самолетов подавили огонь зенитной артиллерии. В ходе налета ни один Кi-27 над полем боя не появился. За 15 минут до окончания артиллерийской подготовки над полем боя появилась вторая волна бомбардировщиков – 52 СБ в сопровождении 162 истребителей. В ходе двух массированных налетов не было потеряно ни одного советского самолета. Кроме того, наши летчики провели очередную успешную штурмовку передового аэродрома и сожгли на стоянках пять истребителей, а также – двухмоторный транспортник Кi-34, еще девять Кi-27 получили повреждения.

21 августа советское наступление продолжалось. Войска 1-й армейской группы двумя охватывающими ударами с севера и с юга стремились взять в кольцо японскую группировку.

Пытаясь вернуть утраченное превосходство, командование японских ВВС решило нанести серию массированных ударов по советским аэродромам. В операции задействовали 24 одномоторных бомбардировщика Кi-30, 12 двухмоторных Кi-21 и 15 штурмовиков Кi-36. Истребительный эскорт обеспечивали 88 истребителей. Первая волна стартовала с рассветом. Противник был заблаговременно обнаружен постами ВНОС, советские истребители встретили нападавших уже в воздухе. В 15–20 км к северу от Тамцаг-Булака разгорелось воздушное сражение, в котором с нашей стороны участвовали 123 И-16, 51 И-153 и 30 И-15бис, а с японской – до 50 бомбардировщиков и до 80 Кi-27. По советским данным, в бою было сбито 11 истребителей и два одномоторных бомбардировщика противника. Наши потери – шесть истребителей и три пилота. Часть бомбардировщиков все же прорвалась к аэродрому, но только одна из сброшенных ими бомб попала в цель, уничтожив СБ. Примерно через час навстречу второй волне бомбардировщиков – 20–25 машин – вылетели 32 И-16 из 56-го авиаполка. В этот раз японцев перехватили еще над восточным берегом Халхин-Гола и «срезали» три бомбовоза. В 14.45 58 И-16 и 11 И-153 из 22-го полка, вылетевшие на штурмовку, встретили еще одну группу японцев, в которой было примерно 15 бомбардировщиков и 25 истребителей. Краснозвездные машины устремились в атаку и, по докладам пилотов, без потерь сбили три Кi-30 и семь Кi-27. Последний воздушный бой состоялся около 17 часов – 52 И-16 и восемь «чаек» встретили над берегами Хайластын-Гола около 60 самолетов противника и сбили два, потеряв один.

Главный итог дня состоял в том, что попытка «самураев» перехватить инициативу закончилась провалом, хотя они и заявили об уничтожении 84 советских самолетов, в том числе 19 бомбардировщиков. На самом деле потери советских ВВС составили семь истребителей и пять СБ, причем четыре бомбардировщика были сбиты зенитным огнем.

С 22 августа японцы перенацелили свои бомбардировщики на поддержку наземных войск, но и в этом не преуспели.

Новый «всплеск» воздушных боев отмечен 25 августа – в решающий день советской наступательной операции. В этот день вокруг японской группировки на восточном берегу Халхин-Гола замкнулось кольцо окружения, а воздух, согласно воспоминаниям Константина Симонова, «просто кипел самолетами»: