С целью срыва замысла противника войска Западного фронта с 23 по 25 июля нанесли контрудары в районах Рославля, Белого и Ярцево. Для поддержки сухопутных войск привлекались почти все авиационные части и соединения Западного и Резервного фронтов и 3-го корпуса ДБА. Чтобы обеспечить тесное взаимодействие авиачастей с сухопутными войсками, штаб ВВС Западного фронта направил на КП контрударной группы своих представителей, которые по радио информировали авиационное командование о наземной и воздушной обстановке, передавали заявки от войск на очередные удары авиации, согласовывали с ними сигналы взаимообозначения и целеуказания. Перед началом контрудара 47-я смешанная и 43-я истребительная авиационные дивизии перебазировались ближе к району боевых действий. Полки этих дивизий выделили по 1 - 2 звена и посадили их на полевых площадках в 11 - 20 км от линии фронта. Это позволило увеличить количество самолето-вылетов и своевременно перехватывать вражеские самолеты в воздухе.
В течение трех дней на земле и в воздухе шли упорные бои. Советские ВВС перед началом контрудара подвергли атакам подошедшие резервы, аэродромы (Улла, Бешенковичи, Крупка, Пуховичи, Вильно, Осиповичи и др.) и железнодорожные узлы Орша и Витебск, где воздушная разведка обнаружила воинские эшелоны противника. Утром 23 июля, когда стрелковые дивизии в сопровождении танков перешли в атаку, штурмовики и бомбардировщики небольшими группами стали уничтожать немецкие танки и огневые средства непосредственно впереди атакующих войск.
В результате контрудара войска Западного фронта при содействии авиации нанесли противнику серьезные потери и сковали его крупные силы в районах Ярцево, Белого и Рославля. Тем самым было улучшено положение войск 20-й и 16-й армий, ведущих тяжелые бои в районе Смоленска.
В это же время войска левого крыла Западного фронта при содействии трех авиационных дивизий в упорной борьбе приостановили наступление войск 2-й армии и 2-й танковой группы противника. 26 июля 1941 г. на этом направлении из частей войск Западного фронта был сформирован Центральный фронт, в его состав вошли 13-я и 21-я армии. Были созданы и ВВС фронта (командующий генерал Г. А. Ворожейкин), в их состав вошли 11-я и 28-я смешанные и 13-я бомбардировочная авиационные дивизии.
К концу июля наступление врага было остановлено. За период с 10 по 31 июля советская авиация на поддержку и прикрытие войск на смоленском направлении совершила около 5200 самолето-вылетов, в воздушных боях советские летчики уничтожили до 200 фашистских самолетов{45}. Войскам была оказана существенная помощь.
8 августа гитлеровское командование направило часть войск группы армий "Центр" (2-ю армию и 2-ю танковую группу) на юг с целью разгрома войск Центрального фронта и дальнейшего развития наступления в направлении на Конотоп и Чернигов с выходом в тыл Юго-Западному фронту.
Войска Центрального фронта, уступавшие противнику в силах и средствах, не смогли отразить вражеского наступления и начали отход. Для прикрытия брянского направления 16 августа были созданы Брянский фронт и его ВВС (командующий ВВС генерал Ф. П. Полынин). Перед войсками фронта была поставлена задача нанести два контрудара - один во фланг 2-й танковой группе в районе Стародуба и второй во взаимодействии с Резервным фронтом в районе Рославля - и задержать противника.