В составе ВВС 6-й Армии в первые дни наступления успешно действовал 296ИАП майора Баранова, летавший на Як-1. За два дня до начала наступления полк перебазировался на полевую площадку Марьевка, в 30 км к северо-западу от Барвенково. С началом наступления авиачасть выполняла задачи по прикрытию своих войск. Борис Еремин, воевавший в 296-м ИАП, вспоминал об этих днях:
«Уже к исходу второго дня наступления группы Ю-88 и Хе-111 непрерывно висели в воздухе, и нам приходилось работать с полным напряжением сил. Мы довольно успешно применяли эшелонирование, учитывая высокую скороподъемность Ме-109ф. Над своей ударной группой, которой обычно ставилась задача атаковать бомбардировщики, мы, как правило, имели одну или две пары «яков» – на 600 – 1000 метров выше. Эти пары должны были связывать боем Ме-109ф, давая возможность основной группе уничтожать бомбардировщиков.
Такая тактика вполне себя оправдала. В те дни нам удалось вытеснить истребители противника из районов, где действовали немецкие бомбардировщики, и, таким образом, борьба с бомбардировщиками облегчалась».
Из-за нехватки истребителей приходилось увеличивать количество боевых вылетов, и вскоре усталость летчиков и неизбежные повреждения самолетов дали себя знать. Во второй день боев в районе Барвенковского выступа погиб старший сержант Дмитрий Король. Получивший тяжелые ранения в бою летчик произвел посадку на фюзеляж и умер в кабине своего истребителя. Был подбит в бою и другой опытный летчик полка – Долженко, сумевший посадить самолет на одну стойку шасси и тем самым сохранить истребитель. На поврежденном самолете приземлился в поле Александр Мартынов. Техники за ночь подремонтировали машину, и на следующий день летчик мастерски взлетел с очень небольшой площадки, где проводился ремонт.
Уже на второй день советского наступления люфтваффе начали получать сильное подкрепление, прибывавшее из Крыма. Среди первых эскадр была III./JG 52, включавшая элитную 9./JG 52 Karayastaffel лейтенанта Германа Графа. Только за один этот день, 13 мая, летчики группы заявили сбитыми 42 советских самолета, а всего по люфтваффе – 65. И хотя количество побед было явно завышено, бои оказались действительно тяжелыми, причем для обеих сторон. Авиацией ЮЗФ было выполнено 430 боевых вылетов, после которых авиация фронта не досчиталась двух десятков самолетов, а потери противника в районе Харьков-Чугуев были оценены в тринадцать самолетов. Из них 1 Ме-109Ф 3* и 3 Ю-88 были заявлены летчиками 6-й армии ценой потери семи своих самолетов. Утром в районе хутора Тарановки погиб командир звена 92-го ИАП, Герой Советского) Союза л-т Арсений Степанов. Его «Чайка» была сбита огнем с земли. В бою с истребителями противника при выполнении задания по сопровождению Су-2 были сбиты самолеты командира эскадрильи 181-го ИАП, ст.л-та А.Колесникова и его заместителя ст.л-та А.Перминова. Истребитель Колесникова был восстановлен после вынужденной посадки. Менее удачной оказалась посадка ст.с-та И.Текина из того же полка. Его поврежденный в бою ЛаГГ-3 при приземлении был разбит. Не вернувшимися на свои аэродромы числились также два ЛаГГ-3 из 23-го ИАП, один Як-1 296-го ИАП и один Су-2 13-го ГвБАП.
Пять Ме-109 и один Хш-126 были заявлены сбитыми летчиками МАГ ВВС ЮЗФ в 79 боевых вылетах. Но на свои аэродромы не вернулось 2 ЛаГГ-3 и 6 Як-1. Утром в районе Старый Салтов был сбит зениткой ЛаГГ-3 л-та Николая Жернова из 512-го ИАП. Летчик получил ранение ног, но спасся на парашюте. Во второй половине дня после воздушного боя в том же районе при вынужденной посадке был полностью разбит ЛаГГ-3 командира звена ст.л- та Геннадия Дубенка. Пришлось также садиться на вынужденную командиру эскадрильи, ст.л-ту Ивану Моторному и его заместителю ст.л-ту Валентину Макарову. Но их самолеты при посадке не пострадали и вскоре были восстановлены. На счет летчиков ВВС 38-й Армии было записано 2 Ме-109, но и свои потери составили два самолета: ЛаГГ-3 164-го ИАП и И-16 282-го ИАП. Этот полк снова вел бои с немецкими истребителями в районе Тетлега. В бою получил ранение командир звена ст.л-т Новиков, а л-т Толстой разбился при посадке на сильно поврежденном в бою истребителе. ВВС 21А в этот день потеряли И-16 43-го ИАП, сбитый в воздушном бою в районе Муравлево. Летчик, ст.л-т Савченко, погиб. Принадлежность потерянного в этот же день Ил-2 установить по документам не удалось. В отчетах за этот день упоминается также сбитый Ме-110, но кому принадлежала эта победа – неизвестно.
