Одновременно с подготовкой к отражению нового наступления противника наша авиация вела напряженные боевые действия; за период с 1 по 14 ноября она совершила 9400 самолето-вылетов для уничтожения неприятельских войск в районе Калинина, на волоколамском, можайском, тульском и ефремовском направлениях и для прикрытия Москвы.
15 ноября противник предпринял новое наступление против войск Калининского, а на следующий день и на правом крыле Западного фронта. В течение 10 дней в сложных метеоусловиях для поддержки войск правого крыла Западного фронта было совершено свыше 1300 самолето-вылетов. На дорогах было уничтожено и повреждено десятки танков, сотни автомашин, убито много солдат и офицеров, что способствовало замедлению темпов наступления немецких войск.
Однако противник, воспользовавшись значительным разрывом между смежными флангами войск 30-й и 16-й армий, 28 ноября на узком участке фронта прорвался к каналу Москва - Волга и форсировал его в районе Яхромы. Однако в результате контрудара войск 1-й ударной армии при содействии авиации прорвавшаяся группировка врага была отброшена на западный берег канала. Поддержку войск 1-й ударной армии осуществляла сформированная авиагруппа (командир заместитель командующего ВВС Красной Армии генерал И. Ф. Петров, начальник штаба полковник Н.П.Дагаев) в составе трех авиадивизий. Она ежедневно совершала 150 - 180 самолето-вылетов для уничтожения войск в районах Яхромы, Клина, Солнечногорска. В результате активных действий наших войск и авиации противник вынужден был прекратить наступление против войск 30-й армии.
В конце ноября - начале декабря наши войска при активной поддержке авиации успешно осуществили ряд контрударов и нанесли немецким войскам значительные потери. Действия бомбардировщиков и штурмовиков по войскам противника усиливались истребительной авиацией 6-го истребительного авиационного корпуса ПВО. 2 декабря летчики 65-го штурмового авиаполка разгромили автоколонну до 100 автомашин около Солнечногорска. Авиации противника были нанесены также тяжелые потери. В ночь на 2 декабря бомбардировщики ВВС МВО на аэродроме в районе Клина уничтожили до 20 самолетов. Общими усилиями наших войск и авиации, которая за 10 дней совершила 5660 самолето-вылетов, противнику были нанесены- ощутимые потери, и он к исходу 5 декабря севернее Москвы вынужден был окончательно перейти к обороне.
На левом крыле Западного фронта 18 ноября противник прорвал оборону войск юго-восточнее Тулы и через семь дней подошел к Веневу и Кашире. Для усиления поддержки войск 50-й армии в районе Тулы была сформирована авиагруппа под командованием полковника Щербакова. Для действий по противнику, развивавшему наступление на Михайлов и Павелец, привлекались сформированная в районе Ряжска авиагруппа под командованием дважды Героя Советского Союза генерала Г. П. Кравченко и части дальнебомбардировочной авиации.
В результате проведенных мероприятий интенсивность действий нашей авиации на этом направлении также возросла более чем в 2 раза. 27 ноября усиленный 1-й гвардейский кавалерийский корпус, поддержанный танками и частью сил ВВС фронта, 6-го истребительного авиационного корпуса и одной дивизией дальних бомбардировщиков, нанес контрудар по 17-й танковой дивизии противника, прорвавшейся к Кашире, заставив ее поспешно отходить. В эти же дни из района Рязани в общем направлении на Михайлов выдвигались войска 10-й армии при поддержке 28-й авиационной дивизии (командир полковник С. Я. Мозговой). Наша авиация эффективно уничтожала войска противника восточнее Тулы.