Уровень летного мастерства, отличная стрелковая подготовка большинства японских пилотов в начале конфликта были заметно выше, чем у советских авиаторов. Полковник Куцевалов указывал в своем отчете: «Японские летчики хорошо обучены групповому воздушному бою. Они соблюдают правило «бить не того, кто бьет тебя, а того, кто бьет твоего товарища», демонстрируют принцип взаимовыручки, в критические моменты бросая свою жертву, чтобы выручить товарища… Противник, всегда стремится к высоте, внезапности, скрытности». Благодаря этому в течение довольно долгого времени «господство в воздухе численно меньшего противника оставалось за ним». Ветеран испанской войны старший лейтенант Яманов писал: «Самураи всегда имеют преимущество в высоте, не бросаются в атаку при виде большой группы, а имеют одиночек, которые выскакивают, дают очередь и снова встают в строй. В разбитом строю всегда лезут вверх. Стреляют из любых положений»; у нас же: «Ведущие групп, завидя противника, ходят на полных газах, растягивают группу, в бой вступают некомпактно и зачастую с невыгодных позиций… Больше боялись своих, чем противника, и выбрать цель было трудно. Гонялись за одиночными самолетами большими группами, мешая друг другу».

В советских летных училищах и частях практически не отрабатывались приемы группового взаимодействия.

«У нас много учат индивидуальному бою отдельных самолетов, но не учат групповым боям. А на Халхин-Голе все бои — большими группами», — писал летчик Филиппов. Старший лейтенант Бобров: «Бросалось в глаза то, что И-97 всегда находились выше нас на 500–1000 м». Прямо на войне они учились держать строй, использовать солнце и облака для внезапного удара, правильно распределять силы, учитывать упреждения при стрельбе, эшелонировать боевые порядки по высоте и не бросаться в атаку «очертя голову».

В первых числах июля советская авиация в Монголии получила из Союза образцы новой техники: 20 «секретных» бипланов И-153 «Чайка» (им первое время даже запрещали пересекать линию фронта) с более мощным и высотным мотором М-62 и семь пушечных И-16П. Всего в наличии имелось около 300 самолетов, численность японской авиации разведкой оценивалась в 312 машин и была завышена втрое.

2 июля начался «второй период Номонханского инцидента». Под прикрытием отвлекающего фронтального удара по советскому плацдарму, основная группировка генерала Кобаяси, совершив обходной марш, в ночь на 3 июля форсировала Халхин-Гол, заняла гору Баин-Цаган и двинулась на юг к советской переправе. С рассветом в битву вступила авиация. Японские бомбардировщики совершали вылеты на поддержку своих наземных войск, потеряв от зенитного огня и атак истребителей четыре самолета. В 11 часов Г.К. Жуков бросил в контратаку 11–10 танковую бригаду, одновременно 73 СБ с высоты 3000 метров сбросили бомбы на вражеские позиции у Халхин-Гола, Хайластын-Гола и озера Яньху. В 17 часов бомбардировщики 150-го полка совершили повторный налет. Противнику удалось сбить три СБ. Несколько раз в течение дня японские позиции на горе Баин-Цаган штурмовали И-15бис. Жестокие бои кипели еще двое суток и закончились разгромом противника. По итогам «баин-цаганского побоища» советские потери составили 16 машин, в том числе 12 бомбардировщиков. Японцы признали гибель четырех своих самолетов.

С Б уже не могли отрываться от истребителей противника за счет скорости, что моментально подтвердилось в нескольких схватках, где Ki-27 смогли перехватить группы бомбардировщиков, идущие без прикрытия. К тому же, в бомбардировочной группе имелись СБ с моторами М-100 и М-103, и вся «эскадра», соблюдая строй в воздухе, вынужденно равнялась «по последнему». В итоге полет проходил на высотах 4000–4500 метров со скоростями 280–300 км/ч, и машины становились добычей зенитной артиллерии, тем более что противозенитному маневру «в школе» тоже не учили. Из-за значительных потерь С Б было приказано повысить потолок бомбометания до 7000 метров, что не могло не повлиять на эффективность применения, и сопровождать их сильным истребительным эскортом. Да! На бомбовозах таки были рации, но для связи с землей и наведения на цель их не использовали — это было запрещено из-за боязни радиоперехвата.

Нашли применение на Халхин-Голе и тяжелые ТБ-3, составившие отдельный отряд ночных бомбовозов численностью 23 машины, который возглавил майор Егоров. Они включились в боевую работу в ночь с 7 на 8 июля. Загрузив по две тонны «полезного груза», самолеты с наступлением сумерек вылетали на задание группами по 3–9 машин, но бомбометание каждый осуществлял индивидуально с высоты 1500–2000 м. Действия ТБ-3 в основном носили беспокоящий характер и продолжались до конца августа. За это время они совершили 160 боевых вылетов, потерян только один «корабль», разбившийся при посадке. Кроме того, группа старых самолетов с моторами М-17 использовалась для санитарных и грузовых перевозок.

15 июля 57-й особый корпус был преобразован в Первую армейскую группу, которую возглавил комдив Г.К. Жуков. Командующим ВВС 1-й АГ стал комбриг А.И. Гусев, а командующим истребительной авиацией — майор И.А. Лакеев. В состав 22-го и 70-го истребительных авиаполков вливались новые эскадрильи и отдельные летчики, прибывавшие с территории Советского Союза.

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 9 бомбардировщиков и семь экипажей. Осуществлявшие прикрытие истребители 56-го полка со своей задачей не справились и сами потеряли 4 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 Ki-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 Ki-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.