Из состава 3-го дальнебомбардировочного авиакорпуса больше всех пострадал 24 июня 207-й полк, бомбивший вражеские колонны западнее Пружан и Кобрина. Причиной являлась ошибочно выбранная тактика действий, согласно которой самолеты наносили удары звеньями с интервалом 15 минут и с высоты 600–800 м. В результате бомбардировщики не могли эффективно прикрыть друг друга пулеметным огнем и становились легкой добычей истребителей люфтваффе. Из 18 самолетов полка были сбиты 10, и их экипажи пропали без вести, за исключением вернувшихся позднее в часть 9 человек. Из 96-го ДБАП девятка бомбардировщиков по приказу командования фронта совершила налет на бывший советский аэродром в Вильнюсе, куда по данным разведки немцы перебросили 36 истребителей, 13 бомбардировщиков и несколько транспортных самолетов. Несмотря на мощный зенитный огонь, над целью советские бомбардировщики потерь не понесли, но после выполнения задания были перехвачены «мессершмиттами», сбившими пять машин. В течение 24 июня авиаполки 3-го ДБАК выполнили около 170 самолето-вылетов.

Бомбардировщики 12-й и 13-й авиадивизий ВВС Западного фронта в этот день бомбили передовые соединения танковой группы Гота в районах Листопады, Молодечно и Ошмяны, но не достигли серьезных успехов. К вечеру немецкие танки находились уже в 30 км северо-западнее Минска. В качестве удачной операции в советской литературе приводится налет 24 июня трех девяток самолетов из 13-й БАД на немецкие войска, скопившиеся у переправы на реке Щара в районе Иванцевичи на Брестском шоссе.

Советские истребители ВВС Западного фронта в первые дни войны отчаянно сражались, прикрывая города, железнодорожные станции и другие важные стратегические объекты. В боях особенно отличились летчики 43-й ИАД, многие из которых только недавно закончили военные училища. Качественному превосходству врага они противопоставили храбрость, самоотверженность и довольно высокое профессиональное мастерство. Кадровые пилоты СССР предвоенного выпуска не уступали немцам по искусству пилотирования, во многом из-за того, что советские истребители были более строгие в управлении и одновременно более маневренные. Главными преимуществами фашистов являлись скорость полета, эффективная тактика и радиосвязь. В то время как немцы действовали парами на вертикали, применяя эшелонированные построения по высоте, большинство советских летчиков придерживались звена-тройки, летая плотными группами. Считалось, что сомкнутый боевой порядок лучше обеспечивает взаимную поддержку и позволяет наносить мощные, концентрированные удары по врагу. Но практика доказала обратное. Bf 109 обычно атаковали с высоты, открывали огонь с дистанции 400–500 м и, пользуясь лучшей вертикальной скоростью, вновь уходили вверх. Тем не менее летчики РККА порой навязывали противнику и собственные, весьма жесткие и бескомпромиссные методы боя, выжимая из устаревших И-16 и И-153 все, что было возможно. Однако истребители Поликарпова значительно уступали по скорости Bf 109, и, не имея запаса высоты, им было трудно состязаться с немецкими самолетами на вертикали. Единственным приемом защиты против нападения «мессершмиттов» с задней полусферы был резкий разворот в сторону противника с последующей лобовой атакой. В групповых боях И-16 и И-153 оборонялись, используя такие фигуры, как круг, змейка или спираль. Но если немцы ввязывались в бой на виражах, они рисковали быстро стать жертвами более вертких советских истребителей.

Отражая налеты фашистских самолетов в полосе Западного фронта, советские летчики вели постоянные воздушные бои, однако надежно прикрыть вверенные им объекты не удавалось из-за значительного численного превосходства немецкой авиации в воздухе. По количеству самолето-вылетов 23 и 24 июня люфтваффе значительно превзошли советские ВВС. Кроме того, немецкие самолеты продолжали наносить бомбо-штурмовые удары по советским аэродромам. Пилот Н.А. Козлов из 162-го ИАП, оборонявшего Барановичи, вспоминал: «Из-за нечеткой системы управления и незнания обстановки в первые дни войны нам приходилось действовать в исключительно тяжелых условиях. Часто вступали в бой уже после значительного пребывания в воздухе, когда горючее было на исходе. Поэтому не приходится удивляться, что главная задача — уничтожение бомбардировочной авиации противника еще на дальних подступах к прикрываемым нами объектам и местам развертывания наземных войск — нами зачастую не достигалась. Сплошь и рядом мы поднимались в воздух уже после того, как немцы отбомбились и направлялись восвояси».

Для прикрытия Барановичей предполагалось сформировать целую истребительную дивизию под командованием полковника Татанашвили, но фактически город защищал лишь 162-й ИАП (переданный из состава 43-й ИАД) и отдельные самолеты, перебазировавшиеся сюда с приграничных аэродромов. К боевому дежурству полк приступил в полдень 22 июня и за день совершил два групповых вылета. В ночь на 23 июня был сорван первый крупный немецкий налет на город, а затем начались непрерывные воздушные бои. Приблизительно в 4:00 утра группа Bf 110 предприняла штурмовку аэродрома, и ей на перехват поднялось звено мл. лейтенанта Н.А. Козлова. Тройка И-16 взлетала уже под вражескими очередями, и один из снарядов угодил в автостартер, отъезжавший от крайнего самолета. Немцы пренебрегли взлетевшим звеном, продолжая штурмовку, и это стало их ошибкой. Пушечная очередь Козлова прошила кабину одного из Bf 110, и он врезался в землю на границе летного поля.

Вскоре воздушные победы одержали и другие летчики 162-го ИАП, хотя сражаться им пришлось недолго. К вечеру 24 июня вражеские бомбы перепахали советский аэродром настолько, что взлететь с него не было никакой возможности. Кроме того, к городу уже приближались немецкие танки. Утром 25 июня личный состав полка по приказу командования сжег на аэродроме уцелевшие истребители и на подвернувшихся в пути грузовиках убыл в тыл. Любопытно, что за время боев 162-й полк лишился всех 54 И-16, но не потерял ни одного летчика.

160-й и 163-й ИАП прикрывали с воздуха Минск, отчаянно стараясь не допустить немецкие самолеты к городу. Первую пару дней бомбардировщики люфтваффе действовали без истребительного сопровождения, и это дорого им обошлось. За несколько дней летчики 160-го ИАП, летавшие на «чайках», сбили около 20 вражеских самолетов. 163-й полк только в течение 24 июня одержал 21 воздушную победу. Один из пилотов 163-го полка, мл. лейтенант Ахметов, в одиночку разогнал на И-16 15 немецких бомбардировщиков, не дав им прицелиться и сбросить бомбы. Оценив обстановку, немцы стали обеспечивать бомбардировщики истребительным прикрытием, но все равно они порой терпели поражения. Например, шестерка И-16 во главе со ст. лейтенантом Плотниковым в бою с двумя эскадрильями «мессершмитгов» сбила без потерь шесть вражеских самолетов. Тем не менее силы были неравные, и Минск подвергался постоянным бомбардировкам. Ф.Н. Орлов из 1 — го ТБАП, выполнявший на ТБ-3 боевое задание в ночь на 25 июня, вспоминал: «…мы получили задание разбомбить скопление войск и танковую колонну на шоссе западнее Минска. Подвесили на каждый самолет по 24 стокилограммовых фугасных бомбы. Вновь предстояло до утра «висеть» над противником и наносить бомбовые удары по танкам, а на рассвете приземлиться уже на другом аэродроме — Шаталово.

Когда взлетели и взяли курс на цель, справа виднелось большое зарево. Подлетев ближе, убедились, что это горит Минск. Вниз страшно было смотреть, там бушевало море огня, что-то взрывалось, рушилось. Улицы, освещенные заревом, были видны как на ладони. Мы только могли догадываться, сколько ни в чем не повинных людей — детей, женщин, стариков гибнет там под горящими стенами, обваливающимися потолками. Фашисты варварски сжигали, разрушали город, уничтожали его население.