На аэродроме 315-го разведывательного авиаполка под Житомиром разумную инициативу проявил комэск В. Заноздра, приказавший откатить боевые самолеты за аэродромные постройки, а на стоянках разместить списанные СБ и Р-10 без моторов. Вскоре после этого базу атаковала восьмерка «юнкерсов», уничтожившая на земле один из таких Р-10. Разведывательные СБ в течение дня летали поодиночке к линии фронта, что в условиях немецкого господства в воздухе было весьма опасным делом, поскольку устаревшие бомбардировщики, не имевшие бронезащиты, являлись легкой добычей для немецких истребителей. Штурман Д.К. Перемог, отправившийся на разведку вместе с пилотом Авиловым и стрелком-радистом Вартазаровым, так описывал свои впечатления от полета:

«Задание у нас было сложное: определить передний край наших войск между Равой-Русской, Луцком и Ковелем. При подходе к Каменке-Бугской, что в сорока километрах севернее Львова, нас атаковали два Мессершмитта-109. Я увидел их, когда они вынырнули из облаков… Тут же нажал на гашетку. Стрелял короткими очередями с передней установки. Гитлеровцы будто не обращали на это внимания. Они продолжали сближаться, намереваясь нанести по нашему самолету лобовой удар. Авилов понял это и стал прижимать машину книзу. «Мессеры» проскочили мимо. Потом начали заходить для повторной атаки со стороны задней полусферы.

Впереди оказалось мощное кучевое облако. Мы вошли в него, и враги на какое-то время нас потеряли. Но стоило нам вынырнуть оттуда, как гитлеровцы набросились снова. Они открыли огонь по обоим моторам. Самолет вздрогнул и стал крениться влево. Я осмотрелся. Консоль левой плоскости оказалась обрубленной. В крыле зияла дыра. Встречный поток воздуха разрушал ее на глазах. Задымил, а затем и загорелся правый мотор. Решив, что с нами покончено, стервятники оставили наш самолет и унеслись вперед».

Подбитый СБ совершил вынужденную посадку на ржаное поле, и как только экипаж покинул самолет, он сразу взорвался. С территории противника Перемог вместе с товарищами вынужден был добираться назад пешком и на подручных средствах.

94-й СБАП под прикрытием истребителей вновь бомбил 23 июня цели в районе Грубешова и довольно успешно, однако на следующий день прикрытие отсутствовало, и немецкие истребители изрядно пощипали замыкающую девятку СБ, сбив в числе прочих пилотов также командира эскадрильи майора Бедрицкого. 52-й СБАП 24 июня потерял в полном составе эскадрилью Якименко, которая не вернулась с боевого задания.

Три девятки СБ из 33-го СБАП 23 июня наносили удар по моторизованным колоннам вермахта в треугольнике Любачув, Ярославль, Яворов. Они сбросили на танки, артиллерийские орудия и грузовики с пехотой около полутора сотен 100-кг бомб и потеряли два самолета, сбитых зенитным огнем. Экипаж лейтенанта Калина врезался на горящем бомбардировщике в самую гущу вражеской техники, а второй СБ сумел дотянуть до своей территории и совершил вынужденную посадку в поле. 24 июня полк бомбил немецкие войска в районе Броды, и при выполнении этого задания совершил огненный таран ст. лейтенант Г. Храпай, направивший свой подбитый самолет прямо в центр моста, на котором скопилось много немецких машин.

В целом действия советских бомбардировщиков на Юго-Западном направлении в первые дни войны носили весьма хаотичный характер. Плохо была организована воздушная разведка, а из-за отсутствия должной координации бомбовые удары наносились на широком фронте. Кроме того, многие бомбардировочные части все еще оставались в резерве и в боях не участвовали. Из-за вражеских диверсантов и постоянных бомбардировок командных пунктов связь между штабом ВВС и авиасоединениями стала вообще отвратительной, и поэтому пришлось использовать для передачи приказов связные самолеты.

Невысокой была активность истребителей, продолжавших нести тяжелые потери, главным образом на земле. В Луцке прекратил существование 46-й ИАП, от которого после очередного налета осталось всего одно дежурное звено «чаек». С аэродрома Судилков 23 июня в район Ковеля перебазировался 91-й ИАП. Для прикрытия с воздуха контрнаступления советских войск Птухин в соответствии с приказом Кирпоноса стягивал истребительную авиацию ближе к фронту. В результате на небольшом аэродроме скопились самолеты трех истребительных полков, и это не ускользнуло от внимания немецкой разведки. Не успели летчики и техники 91-го ИАП расположиться на новом месте, как вечером над этим аэродромом появились немецкие бомбардировщики.

После бомбардировки и обстрела с воздуха большая часть советской авиатехники превратилась в обломки, и «безлошадным» пилотам 91-го ИАП пришлось добираться обратно в Шепетовку на попутных машинах. В 17-м ИАП осталось около 30 исправных самолетов, из которых более половины немцы уничтожили на земле утром 24 июня. 12 Bf 109 проштурмовали аэродром по всем правилам военного искусства: шестерки немецких истребителей образовали в небе два круга и расстреливали авиатехнику, как на полигоне. В итоге следом за «безлошадниками» 91-го ИАП отправились и пилоты 17-го ИАП, только несколько дальше — в район Житомира. Туда уже перебазировались оставшиеся самолеты с различных авиаполков.

В воздушных боях некоторых успехов добились летчики 12-го ИАП, записавшие на свой счет в течение двух дней 8 сбитых Ju 88. Авиаполки 16-й САД в период с 22 по 24 июня уничтожили 22 немецких самолета, в том числе 16 бомбардировщиков и 6 истребителей. Среди летчиков отличился лейтенант А.М. Мурашко из 28-го ИАП. Первую воздушную победу он одержал уже 22 июня, а на следующий день уничтожил второй вражеский самолет, однако был сбит сам, сильно обгорел, но от больничной койки отказался. Вскоре его снова ранили, и опять он отказался ложиться в госпиталь.

Между тем 24 июня советскому командованию стало ясно, что контрнаступление в районе Радехова не принесло ожидаемого успеха. Из-за несвоевременного выхода войск 15-го мехкорпуса к месту боев удары наносились поочередно и в разных местах полосы фронта протяженностью около 70 км. Кроме того, действия танков изрядно осложнили лесисто-болотная местность, отсутствие артиллерийской поддержки и слабое прикрытие с воздуха. Нанести поражение противнику не удалось, однако темпы его продвижения замедлились, и он вынужден был перебрасывать значительные силы на фланги. Тем не менее танковая группа Клейста к вечеру 24 июня углубилась в советскую территорию на 100 км. Южнее немцы прорвались в стык между Рава-Русским и Перемышльским укрепрайонами и потеснили части 6-й армии.

24 июня был вновь снят с должности уже с более суровой формулировкой генерал Е.С. Птухин. На этот раз его объявили виновником всех неудач ВВС фронта и вскоре арестовали. Он погиб в заключении в феврале 1942 года.

Сосредоточить все механизированные корпуса Юго-Западного фронта в районах Луцк, Ровно, Броды удалось только 25 июня, и в течение следующих дней в этом треугольнике разгорелось одно из самых крупных танковых сражений за всю историю Великой Отечественной войны. С обеих сторон в нем приняло участие около 3000 танков.

Для поддержки ударов мехкорпусов по распоряжению Кирпоноса наконец полностью привлекли к боевым действиям 19-ю бомбардировочную дивизию. Она размещалась на аэродромном узле Белая Церковь и в первые дни войны понесла сравнительно небольшие потери. Кроме того, Юго-Западному фронту был передан из резерва 4-й дальнебомбардировочный авиакорпус (около 300 самолетов ДБ-3 и ДБ-ЗФ), которым командовал полковник В.А. Судец.