Немецкие летчики в середине июля также были вынуждены действовать с большим напряжением, выполняя по нескольку вылетов в день, что вело к быстрому износу боевой техники, а поставки необходимых запчастей запаздывали и к тому же не были предусмотрены в необходимом количестве. Инженер 51-й истребительной эскадры капитан Бехт докладывал 15 июля:

«По сравнению со штатной численностью силы эскадры уменьшились на 47 %. На аэродромах находятся 26 небоеспособных машин, большей частью с повреждениями от наземного огня, из них 10 стоят без двигателей. На 58 боеспособных машинах имеются 22 мотора с выработанным более чем на 50 % ресурсом — в ближайшее время они могут выйти из строя и поэтому нуждаются в капитальном ремонте. Из имевшихся на 22 июня в группах I, II и III самолетов 89 потеряно и только 49 пригодны к боевым действиям».

Из числа руководства JG 51 14 июля был тяжело ранен командир 7-й эскадрильи обер-лейтенант Штайгер. Двумя днями позднее был сбит на бреющем полете командир 5-й эскадрильи обер-лейтенант Колбов, записавший на свой счет 27 побед. Его заменил лейтенант Стеффене (22 победы), который командовал эскадрильей только до 30 июля, после чего тоже был сбит в воздушном бою под Бобруйском и погиб.

18 июля по решению Ставки ВГК на подступах к Москве был создан фронт Можайской линии обороны, включавший в себя Волоколамский, Можайский и Малоярославский укрепленные районы. Развертывались здесь 32,33 и 34-я армии, сформированные в основном из дивизий московского народного ополчения. С воздуха их прикрывали ВВС в составе 75 самолетов под командованием Г.А. Ворожейкина.

В районе Смоленска немецкие танковые колонны прорвали оборону советских войск на правом фланге и в центре, и захватили к 20 июля Оршу, Кричев и Ельню. 16, 19 и 20-я советские армии вынуждены были сражаться почти в полном окружении. Их снабжение осуществлялось только по Старой Смоленской дороге с переправой через Днепр у села Соловьева, в 50 км восточнее Смоленска. Эта важнейшая транспортная артерия находилась под постоянным прицелом самолетов люфтваффе, и поэтому все время приходилось привлекать для ее защиты истребительные подразделения.

Получив в свое распоряжение бывшие советские аэродромы в районах Орши, Смоленска, Витебска и Ельни, немецкое командование тут же приступило к подготовке воздушных налетов на Москву, выполняя приказ Гитлера, который еще 8 июля 1941 года, вдохновленный успешным ходом Восточной кампании, потребовал «разрушить массированными воздушными налетами Москву и сровнять ее с землей». Для воздушного нападения на столицу СССР были выделены бомбардировочные эскадры с большим опытом разрушения европейских городов — KG 2 (имеющая на вооружении самолеты Do 17Z), KG 3 (Ju 88А), KG 4 «Генерал Beвер» (Не 111), KG 28 (Не 111), KG 53 «Легион Кондор» (Не 111), KG 54 (Не 111), KG 55 «Гриф» (Не 111), а также отдельные группы самолетов-наводчиков KGr 100 и III/KG 26. Всего в налетах на Москву немцы планировали использовать около 270 бомбардировщиков. Все экипажи самолетов были хорошо подготовлены к продолжительным ночным полетам, многие из них возглавляли старшие офицеры люфтваффе. Предварительно команда Теодора Ровеля провела тщательную разведку района Москвы и ее системы ПВО. Проводилась она обычно одиночными самолетами с большой высоты полета. С 1 и по 22 июля в границах московского корпуса ПВО было зафиксировано 89 самолето-пролетов разведчиков, из которых девять прошли прямо над городом. Одновременно производились дневные налеты на прилегающие к столице города Можайск, Волоколамск и др.

Защита Москвы в начале Великой Отечественной войны возлагалась на 1-й корпус ПВО под командованием генерал-майора артиллерии Д.А. Журавлева, а также на 6-й истребительный авиационный корпус, созданный на базе 24-й истребительной авиадивизии и управления 78-й истребительной дивизии, которая только находилась в процессе формирования. 6-й авиакорпус летом 1941 года возглавлял полковник И.Д. Климов. Согласно организационной структуре 1-й корпус ПВО и 6-й ИАК входили в состав Московской зоны противовоздушной обороны под командованием генерал-майора М.С. Громадина.

Внушительные силы, стянутые к 22 июлю для обороны Москвы с воздуха, представляли для немцев почти непреодолимую преграду. Так, зенитная артиллерия ПВО Москвы включала в себя 796 средних и 248 легких зенитных орудий, а также 336 зенитных пулеметов. К этому следует добавить 618 прожекторных установок и 303 привязанных аэростата. Малокалиберная зенитная артиллерия с целью увеличения эффективности стрельбы нередко размещалась внутри Москвы на крышах зданий, например, на крышах гостиницы «Москва» и цехах завода им. Лихачева. За счет этого зенитчики могли вести огонь при любых углах возвышения и в любом направлении.

Наземные командные пункты имели 580 наблюдательных постов, оборудованных проводной связью. Радиолокационные установки РУС-1 и РУС-2 обеспечивали обнаружение самолетов противника на удалении до 120 км. Первая полоса предупреждения о налетах располагалась в 200–250 км от города, вторая — в 50–60 км. В радиусе около 120 км от центра Москвы было создано сплошное поле наблюдения.

В 6-й ИАК, обороняющий Москву с воздуха, входили 11 истребительных авиаполков, имевших в наличии 147 самолетов МиГ-3, 49 ЛаГГ-3, 160 Як-1, 192 И-16 и 54 И-153.

Первый массированный налет на Москву был совершен в ночь с 21 на 22 июля 1941 года и длился в течение почти пяти часов. При этом немцами использовались уже испытанные во время воздушной войны над Англией методы наведения бомбардировщиков с помощью радионавигационной аппаратуры «Х-Gerat». Она состояла из наземных радиомаяков и специальной бортовой аппаратуры, которой были оборудованы самолеты-наводчики 100-й отдельной бомбардировочной группы. Каждый бомбардировщик, оснащенный «Х-Gerat», являлся лидером группы обычных бомбардировщиков и в ночных условиях летел по направленному на цель узкому радиопеленгу в центре более широкого радиопеленга. Недалеко от цели он перехватывался еще тремя радиопеленгами, первый из которых давал как бы общее предупреждение, второй — предварительный сигнал, а третий — главный сигнал. От последней, третьей точки, после прохождения короткой расчетной дистанции бомбы сбрасывались автоматически. В бомбоотсеках самолетов-наводчиков находились только осветительные и зажигательные бомбы, которые служили хорошим ориентиром для остальных бомбардировщиков.

Применение аппаратуры «Х-Gerat» позволило гитлеровским пилотам нанести изрядные разрушения Лондону, однако противовоздушная оборона Москвы оказалась им «не по зубам». Сквозь многочисленные истребительные и зенитные заслоны к городу удалось прорваться лишь одиночным самолетам, беспорядочно сбросившим бомбы куда попало. Основная масса вражеских бомбардировщиков вынуждена была освободиться от бомб над подмосковными лесами и полями. Штурман самолета Не 111 из KG 53, сбитого в ночь на 22 июля, так описывал свои впечатления:

«Боевой приказ гласил: ночной налет значительными силами на «Клару Цеткин». Имелась в виду Москва. Целью нашего налета были авиационные заводы в Москве и ее окрестностях.

Далеко перед нами в темноте лежит Москва. Прожекторы, как иголками, колят нас в глаза своим светом. А ведь ожидалась слабая система ПВО. Первые прожекторы на подступах к городу, подобно пальцам, возбужденно играли в ночи. И этого блеска становилось все больше и больше. Я насчитал их сотни. Сейчас мы думали: «Только бы нам повезло!» И это слабая противовоздушная оборона, если верить сказанному на предполетном инструктаже? Один прожектор коснулся нас, потом потерял, вернулся снова и захватил нас. Сразу более 30 прожекторов опутали самолет ярким светом. Зенитки открыли огонь из всех стволов. Перед нами, над нами, слева и справа вокруг нас появились разрывы снарядов. Если мы сумеем пересечь этот дьявольский котел, то будем очень счастливы. Такого сильного артиллерийского огня мы не видели даже над Лондоном.