Снова в бой реорганизованная и доукомплектованная «Нормандия» вступила в последних числах августа 1943 г., приняв участие в Смоленской наступательной операции. 30 августа шестерка Як-9 совместно с Ла-5 из 18-го гвардейского ИАП прикрывала советское войска в районе Ельни, отразив налет большой группы Ju 87 и FW 190. Французы в том бою сбили три «штуки». На следующий день «Нормандия» вновь сражалась над Ельней. Утром 12 пилотов во главе с лейтенантом Альбером перехватили 25 Ju 87 и FW 190. Де ля Пуап, Барбье, Лефевр и Риссо сбили по одному пикировщику, ещё две такие машины были подбиты. Во второй половине дня девятка «яков», ведомая Дюраном, отражала налет на Ельню бомбардировщиков He 111. Дюран в первой же атаке поджег один «Хейнкель», но тут подоспели немецкие FW 190. Завязалась классическая «собачья свалка» — маневренный воздушный бой на виражах. Лейтенант Леон и су-лейтенант Фуко сбили по одному «фокке-вульфу». Когда противник вышел из боя пара Риссо-Матисс атаковала отставшего немца, и ведомый сбил его. Дюран же помешал паре FW 190 расправиться со спускавшимся на парашюте после тарана вражеского бомбардировщика летчиком 18-го гвардейского ИАП лейтенантом Пинчуком. Увы, для самого Дюрана этот бой стал последним, хотя обстоятельства его гибели до сих пор остаются неизвестными. Кроме него погибли также капитан де Форж и су-лейтенант де Сибур.
Истребитель Як-3 полка «Нормандия-Неман»
14 сентября, перед началом второго этапа Смоленской наступательной операции, французский полк перебазировали на аэродром Мышково. Пилоты продолжали летать на прикрытие наземных частей и сопровождение ударных самолетов. 17 сентября над Смоленском Альбер сбил FW 190, 19-го западнее Ельни французы сбили три «штуки». Случались и потери — 20 сентября в воздушной схватке погиб аспирант Андре Бальку. 22 сентября в большом воздушном бою французы сбили шесть Ju 87 и три FW 190 (правда немецкие источники подтверждают потерю в том бою лишь трех самолетов Ju 87). Особо отличился Ж. Риссо, записавший на свой счет две «штуки». Единственной потерей стал самолет лейтенанта Анри Фуко (летчик спасся с парашютом).
В последующие недели активность противников в воздухе значительно снизилась, и до конца ноября боевой счет «Нормандии» увеличился только на девять побед, оплаченных жизнями трех пилотов: лейтенанта Роже Дени и су-лейтенантов Мориса Бо и Лео Барбье. В связи с приближением зимы французское командование обратилось к советской стороне с просьбой отвести «Нормандию» на зимние квартиры либо на южный участок фронта. Просьба была удовлетворена — в ноябре 1943 г. полк перевели в район Тулы, подчинив командованию Московской зоны ПВО. К тому времени на счету «Нормандии» было 75 побед. Погибли в боях 16 пилотов, в том числе 9 — из состава первого состава (насчитывавшего, напомним, 14 летчиков). Оставалось в полку 25 пилотов. В декабре 1943 г. — марте 1944 г. в «Нормандию» прибыло несколько групп пополнения — в общей сложности 40 летчиков. С декабря полк начал получать и новые истребители Як-9Т, вооруженные 37-мм пушкой (при этом сохранялись и обычные Як-9, и даже «ветераны» Як-1Б). Передышка затянулась на добрых полгода, в течение которых французы занимались боевой подготовкой и привлекались к дежурству в системе ПВО Тулы.
Истребитель Як-3 полка «Нормандия-Неман» в полете
19-20 мая 1944 г. совместная советско-французская комиссия проверила готовность «Нормандии» к боевой работе. К тому времени полк представлял собой очень мощную боевую единицу, располагая 55 истребителями Як-9, 61 французским летчиком и 249 чел. советского наземного персонала. 25 мая 1-й ОИАП отбыл на фронт, на аэродром Дубовка (60 км западнее Смоленска), вернувшись в состав 303-й ИАД 1-й воздушной армии. Первые дни пребывания на фронте омрачились несколькими трагическими событиями. 28 мая в ходе вылета на ознакомление с районом боевых действий на самолете командира 3-й эскадрильи лейтенанта Лефевра возникла утечка топлива. Пилот смог посадить машину на аэродром — и тут в кабине вспыхнули пары бензина. Охваченный пламенем Лефевр выскочил из самолета, подоспевшие механики сбили огонь, но летчик, получивший тяжелые ожоги, 5 июня скончался в госпитале. А 6 июня дежурное звено «Нормандии» вылетело в район станции Рудня на перехват «фокке-вульфов». Один из пилотов, Морис Шалль, обстрелял истребитель, принятый им за вражеский. Машина взорвалась в воздухе. Впоследствии оказалось, что жертвой Шалля стал старший лейтенант В. Архипов из 18-го гвардейского ИАП, летавшего на Ла-5 — эти машины иногда путали с FW 190. Шаллю грозил трибунал, но командование признало этот проступок неумышленным и решило пилота не наказывать.