Пришедший в себя противник к исходу дня стал оказывать возрастающее с каждым часом сопротивление. Особенно напряженные бои развернулись на подступах к Томаровке. Этот населенный пункт имел не только развитую систему обороны, но и мощное зенитное прикрытие. Еще во второй половине июля полки 1-го бак потеряли здесь несколько Пе-2, после чего в части корпуса был передан приказ:
Для того чтобы сломить волю врага к сопротивлению, а также нанести поражение его резервам, Томаровка и прилегающие к ней районы несколько раз за день подвергались ударам бомбардировщиков 2-й воздушной армии. Первый же удар в этом районе был нанесен еще в период с 12:10 до 12:23 силами 43 Пе-2 202-й бад. Через пять с половиной часов около 18:00 уже 63 Пе-2 бомбардировали район Борисовки, расположенной юго-западнее, на дороге, соединяющей Томаровку и Грайворон. Удар был направлен против скопления резервов, которые в спешном порядке перебрасывались противником к линии фронта. Этот налет, прошедший без противодействия истребительной авиации противника, оказался весьма результативным — по данным фотоконтроля, в цель попало около 80 % сброшенных бомб. Действия бомбардировщиков 202-й бад сопровождались низкими потерями. Выполнив 173 самолето-вылета, ее экипажи потеряли всего один бомбардировщик. Активность 202-й бад была даже выше, чем каждой из дивизий 1-го бак, совершившего 250 самолето-вылетов.
Отметим, что в работе бомбардировочных частей случались и досадные промахи. За 3 августа было зафиксировано два случая сброса бомб на своей территории. В 1-м бак ведущий группы 81-го гв. бап подполковник Герой Советского Союза В. Я. Гаврилов из-за неисправности своего самолета был вынужден идти на экстренную посадку. Перед этим комполка отдал приказ заместителю капитану Костенко возглавить группу, а сам сбросил свои бомбы, установленные на «не взрыв». Костенко команды не принял, в результате часть экипажей решила, что была подана команда «освободиться от бомб». Часть смертоносного груза была сброшена с установкой на «не взрыв», а часть экипажей, не следивших за ориентировкой, произвели боевое бомбометание. Кроме того, 7 самолетов, замыкавших группу, отбомбились по полигону. Неприятный инцидент имел место и в 202-й бад. Согласно оперсводкам 235-й иад, в 18:25 бомбардировщик Пе-2, шедший в сопровождении двух Як-1, сбросил бомбы на аэродром Красный, где базировался 181-й иап. К счастью, бомбы не причинили вреда истребителям, упав тем не менее всего в 20 метрах от стоянки самолетов.
В отличие от наступления войск Н. Ф. Ватутина, продвижение соседнего Степного фронта встретило упорное сопротивление противника на сильно укрепленных рубежах севернее Белгорода. Атакующая пехота 53-й армии, а также 48-го стрелкового корпуса 69-й армии была поддержана практически беспрерывными действиями групп штурмовиков численностью от 12 до 24 машин. Однако добиться решающего успеха за короткий отрезок времени не удалось.
Оказывая поддержку наземным войскам, авиация 5-й воздушной армии в период с 8:30 до 8:45 нанесла еще один массированный удар по узлам сопротивления противника. В нем участвовало уже около 100 Пе-2 под прикрытием 80 истребителей. В итоге по участку немецкой обороны площадью 7 кв. километров было сброшено 110 тонн бомб с плотностью 17 тонн на 1 километр. Отметим, что в результате первой бомбежки зенитная артиллерия оказалась почти полностью подавлена. Если в первом вылете экипажи отмечали ее сильное противодействие, то во втором оно уже практически отсутствовало.
В это время в районе населенного пункта Вислое, находившегося на пути продвижения смежных флангов 53-й и 69-й армий, где противник оказывал наиболее ожесточенное сопротивление, командование 5-й воздушной армии сконцентрировало около 60 самолетов Ил-2 1-го шак, которые, атакуя в составе групп по 12–15 самолетов, нанесли тяжелые потери вражеской артиллерии и пехоте. Действия авиаторов способствовали захвату Вислое с минимальными потерями.