В конце июня Советы усилили свою воздушную мощь, перебросив в район боев ряд авиаполков, включая 56 ИАП. Сражения в воздухе возобновились в начале июля, почти каждый день происходили схватки в воздухе. Японцы, например, утверждают, что с 3 по 6 июля им удалось сбить 89 советских самолетов, потеряв при этом один Ki-27 и четыре машины других типов. Советские же источники говорят, что 4, 5 и 8 июля советские ВВС уничтожили 45 японских самолетов, потеряв при этом два И-152 и один И-16. Крупные бои происходили и в последующие дни июля: 9, 10, 12,20, 21, 23, 24 и 29. Каждая из сторон бросала в бой не менее пары дюжин, а зачастую и более 100 самолетов. Японцам, по их данным, за период с 8 по 31 июля удалось сбить 383 советских самолета (ещё 69 — как "вероятно уничтоженных") при собственных потерях в 19 истребителей! Реальные потери советских ВВС составили 88 машин (из них в воздушных боях 79). Накал борьбы можно косвенно оценить по количеству боевых вылетов: японские истребители часто выполняли по четыре-шесть вылетов в день, иногда проводя в воздухе более пяти часов. Это приводило к усталости пилотов и снижению эффективности их действий. Японские пилоты часто приземлялись на вражеской территории, чтобы подобрать своих сбитых или совершивших вынужденную посадку товарищей.
Два самых известных таких случая имели место 25 июля. Старший сержант Бунджи Йошияма из 11-го Сентая, которому уже приходилось подобным образом выручать своего коллегу, сбил три советских самолета и возвращался на базу. Он посадил свой Ki-27 на вражеской территории, чтобы подобрать старшего сержанта Синтаро Каджима из 4-го Чутая 11-го Сентая, самолет которого был подбит. В тот же самый день сержант Хиромичи Синохара из 11-го Сентая был вынужден посадить свой поврежденный самолет на вражеской земле. Посадку знаменитого аса увидел сержант Ютака Аояги, приземливший свой Ki-27 возле машины Синохара, но сам он превратился в мишень для советских солдат и танков. Истребитель Аояги получил повреждения, а сам он был ранен. Наблюдавший за этой драмой сержант Кончи Ивазе также посадил свой самолет неподалеку, "погрузил" товарищей в фюзеляж за кабиной и сумел благополучно взлететь и добраться до базы. Много японских пилотов было спасено подобным образом, включая командира 1-го Сентая подполковника Тошио Като и командира 24-го Сентая подполковника Коджио Мацумура.
В это время советские истребительные части начали получать новое вооружение: биплан с убирающимся шасси И-153 и моноплан И-16 тип 17 с двумя 20-мм пушками, бронированием кабины и протектированными топливными баками. И если И-153 не оправдал возлагавшиеся на него надежды, что ясно показывало закат эпохи бипланов, то быстрый и хорошо вооруженный И-16 тип 17 заметно превосходил Ki-27. Это стало особенно заметно, когда Советы применили новую тактику использования истребителей — большие группы самолетов в плотных боевых порядках, использовавшие при атаке преимущество в скорости и/или высоте и быстро выходившие из боя (тактика "ударь и беги"). Легкие, со слабым вооружением и бронезащитой Ki-27 стали нести потери. С другой стороны, японцы имели лучшую летную подготовку, оточенную опытом боев в Китае, и когда им удавалось разрушить вражеский строй и завязать выгодный для Ki-27 маневренный воздушный бой, советским истребителям приходилось туго. Неоспоримое превосходство, которое Ki-27 имели над советскими машинами до середины июля, теперь быстро испарилось. С изменением в тактике советских ВВС потери японцев стремительно возросли. К концу июля было потеряно много опытных пилотов, включая двух командиров Сентаев и десяти командиров Чутаев, а три командира Сентаев и два — Чутаев получили серьезные ранения и надолго выбыли из строя.