Интенсивно велась также воздушная разведка, которая вскрыла районы сосредоточения главных группировок войск противника, базирование и состав немецкой авиации, а также систему противовоздушной обороны аэродромов, характер оборонительных укреплений, расположение опорных пунктов, артиллерийских позиций и резервов врага. Все это помогло советскому командованию лучше раскрыть замысел противника, своевременно принять меры по организации устойчивой обороны и более целеустремленно подготовиться к последующему контрнаступлению.
В период подготовки к оборонительной операции большое внимание уделялось организации взаимодействия авиации с войсками. Руководствуясь планами фронтовых оборонительных операций и боевых действий воздушных армий, авиационные штабы тщательно согласовали задачи ВВС по месту и времени с каждой общевойсковой и танковой армиями. Для разрешения всех вопросов, возникающих в ходе операции, воздушные армии выделили в танковые и общевойсковые армии своих ответственных представителей.
Координацию действий авиационных объединений осуществляли по решению Ставки ВГК командующий ВВС Красной Армии маршал авиации А. А. Новиков и его заместители генералы Г. А. Ворожейкин и С. А. Худяков, которые с небольшими оперативными группами находились в районе командных пунктов фронтов. Были разработаны планы взаимодействия между 16-й и 2-й, а также 2-й и 17-й воздушными армиями.
Большую работу провели партийные и комсомольские организации, а также политорганы ВВС, которые направляли свою деятельность прежде всего на повышение боеспособности авиационных частей. Много обращалось внимания на укрепление дружбы между авиаторами и личным составом общевойсковых и танковых армий. В сухопутные войска направлялись наиболее отличившиеся в боях летчики. Они выступали на митингах и собраниях личного состава. В свою очередь общевойсковые и танковые армии присылали своих представителей в авиационные части.
Наступление противника началось утром 5 июля. Для советских войск оно не было внезапным. 2 июля Ставка ВГК предупредила командующих Центральным и Воронежским фронтами о возможном переходе врага в наступление в ближайшие дни. В связи с этим сухопутные войска и авиация были приведены в полную боевую готовность, а утром 5 июля осуществлена мощная артиллерийская контрподготовка.
С орловского плацдарма, в полосе войск Центрального фронта, противник наступал главными силами на Ольховатку, вспомогательные удары наносились на Малоархангельск и Гнилец. Немецкие войска поддерживались крупными группами авиации, которая сосредоточила все свои усилия на поле боя в полосе шириной 25 - 30 км и в глубину не более 10 - 15 км. В каждом налете участвовало по 100 - 150 бомбардировщиков под прикрытием до 60 истребителей.
С появлением вражеских самолетов над линией фронта на борьбу с ними поднялись истребители 6-го истребительного авиационного корпуса (командир генерал Н. Е. Ерлыкин) и 1-й гвардейской истребительной авиационной дивизии (командир подполковник И. В. Крупенин). Когда было точно установлено, что главные силы противника наступают на Ольховатку, штурмовики и бомбардировщики получили задачу небольшими группами в течение всего дня уничтожать танки, орудия и живую силу противника.
С вводом в бой основных сил 16-й воздушной армии (командующий генерал С. И. Руденко, заместитель по политической части генерал В. А. Виноградов, начальник штаба генерал П. И. Брайко) интенсивность действий авиации значительно возросла. Летчики 3-го бомбардировочного авиационного корпуса (командир генерал А. З. Каравацкий) и 6-го смешанного авиационного корпуса (командир генерал И. Д. Антошкин), а также 2-й гвардейской (командир полковник Г. И. Комаров) и 299-й штурмовых авиационных дивизий (командир полковник И. В. Крупский), действуя группами по 6 - 8 самолетов, приступили к уничтожению танков и живой силы противника на поле боя в районах Ясной Поляны, Озерок, Архангельское. Здесь впервые наши летчики применили противотанковые авиационные бомбы кумулятивного действия, которые оказались весьма эффективными. Они прожигали броню фашистских танков и выводили их из строя.
