В шести полках зенитной артиллерии на 22 июня насчитывалось 548 зенитных пушек среднего калибра (76,2 и 85 мм), 28 – малого калибра (37 и 25 мм), а в полку зенитных пулеметов – 81 счетверенная установка. 68 аэростатных постов (два полка) прикрывали центр Москвы, южные и западные подступы, а также водонасосные станции в Рублеве и Щитникове. Общая система ВНОС по штату включала 580 наблюдательных и 32 ротных поста, но в мирное время действовала только дежурная система ВНОС из 120 постов. И наконец, 337-й отдельный радиотехнический батальон ВНОС имел на вооружении последнее достижение радиотехники – пять радиоулавливающих станций РУС-1 и РУС-2. Под Москвой использовались лучшие образцы боевой техники, которые выпускала отечественная промышленность. Такими по праву могли считаться 37-мм автоматическая зенитная пушка образца 1939 г. с автоматическим прицелом, 85-мм зенитная пушка образца 1939 г., звукоулавливающая станция ЗТ-5 и др. Опытная станция РУС-2 «Редут» фиксировала воздушные цели в радиусе до 120 км, определяя их азимут, дальность, курс, скорость и примерное количество машин в группе.
С первых дней войны, по мере проведения мобилизационного развертывания, войска ПВО Москвы имели немало сил и средств. Но несогласованные действия различных командных инстанций мешали их оптимальному использованию. Так, 23 июня при появлении пяти-шести неопознанных самолетов (впоследствии выяснилось, что они принадлежали транспортному отряду НКАП) по инициативе командира 1-го корпуса ПВО генерала Д.А. Журавлева были подняты в воздух 36 истребителей (хотя ему истребительная авиация подчинялась лишь оперативно) и по приказу командира 6-го иак полковника И.Д. Климова – еще 36 истребителей. Имея различные взгляды на управление истребительной авиацией ПВО, эти командиры апеллировали к Сталину: Климов считал, что он должен чаще бывать во вверенных ему полках, а Журавлев требовал постоянного присутствия Климова на командном пункте и его безусловного подчинения командованию 1-го корпуса ПВО
Наблюдались многочисленные случаи ошибок в определении принадлежности самолетов. К примеру, 24 июня 1941 г. звено ПС-84, груженных взрывчаткой, без предупреждения оказалось над Волоколамском, бойцы постов ВНОС не сумели опознать свои транспортные машины по звуку моторов и силуэтам, и на центральный пост поступили соответствующие сообщения. Десять истребителей 120-го иап, поднятые по тревоге, также не распознали свои машины и обстреляли их. Транспортный ПС-84 зав. № 3482 (пилот Коршунов) получил 25 пробоин, но благополучно приземлился. Проводившего расследование этого инцидента армейского комиссара 1-го ранга Л.З. Мехлиса сначала сильно беспокоило, что из-за неразберихи едва не погибли наши самолеты. Потом акцент был сделан на другом: ведь если истребители не смогли помешать полету тихоходных, уязвимых транспортников, то как же им удастся перехватить хорошо вооруженные и скоростные самолеты люфтваффе?!
Количество нарушений воздушного пространства вокруг столицы своими пилотами росло, как снежный ком: к 30 июня посты ВНОС обнаружили, а летчики 6-го иак принудили к посадке 19 самолетов, шедших без заявок в Москву или через город. Среди этих машин были довольно редкие типы «Сталь-2» и «Сталь-3». Подобные случаи происходили, хотя с первых дней войны были установлены контрольно-пропускные пункты (КПП), обязательные для пролета всех самолетов, направлявшихся в Москву. Например, режим КПП Серпухова требовал, чтобы самолеты снижались до 500 м и проходили створ «ворот», давая сигналы «я свой». На практике, несмотря на категорический запрет, пролеты не прекращались над местным аэродромом и так называемым «окским» мостом.
И в июне, и позже «заблудившиеся» самолеты считались вражескими и подвергались обстрелу. Во многом этим, а также несовершенством службы ВНОС можно объяснить, в частности, тот факт, что, по советским данным, в октябре 1941 г. на Москву произведен 31 налет с участием около 2000 самолетов, а по немецким – 23 налета с 289 бомбардировщиками.
Одним из наиболее слабых звеньев в системе ПВО являлась связь: радиостанций имелось недостаточно, практики работы с ними не было, и основным видом связи оставалась проводная телефонная. Посты ВНОС эффективно использовались для оповещения о появлении противника, но попытки их бойцов полотнищами и стрелами, как тогда предписывалось, наводить свои истребители на немецкие самолеты не дали положительных результатов даже днем. Много времени уходило на выкладывание сигналов на земле, и противник уходил из зоны. Да и заметить с воздуха сигнал было не просто.