С утра 10 июля советская авиация приступила к интенсивной боевой деятельности, беспрерывно бомбя и штурмуя вражеские войска. В первую очередь воздушным налетам подверглись колонны танковой группы Клейста, двигавшиеся по шоссе от Житомира к Коростышеву. Их атаковали самолеты 19-й и 62-й БАД, а также ТБ-3 из 14-го ДБАП. Дальние бомбардировщики ДБ-3 бомбили цели в районе Чудново, Новый Мирополь, Романовка и др. К сожалению, организовать постоянное взаимодействие в воздухе бомбардировочных частей с истребителями не удалось. Группы бомбардировщиков вынуждены были летать без прикрытия, неся дополнительные потери от огня немецких истребителей. В частности, совершенно неоправданным являлось решение использовать в дневных налетах самолеты ТБ-3. Уже утром был потерян один тихоходный бомбардировщик, и немного позднее группа из 12 ТБ-3 подверглась атаке пары «мессершмиттов». Стрелкам дружным огнем удалось уничтожить один немецкий истребитель, однако другой из боя не вышел и сумел сбить 7 четырехмоторных бомбардировщиков. Значительные потери 10 июля понесли и подразделения ДБА, в частности, 8-й и 93-й авиаполки, оснащенные самолетами ДБ-ЗФ. Из их состава выбыло около половины боевых машин. Одну из грyпп ДБ-ЗФ приблизительно в 11 часов перехватило звено Bf 109F из I/JG 53, и после боя немцы доложили о пяти воздушных победах, в том числе два бомбардировщика записал на свой счет лейтенант Целлот. Всего в течение 10 июля немецкая истребительная группа I/JG 53 заявила 14 воздушных побед при потере двух самолетов и двух пилотов: лейтенант Рюба пропал без вести, а лейтенант Хейдемейер погиб восточнее Житомира. Кроме того, вечером в воздушном бою с И-153 (немцы все истребители-бипланы Поликарпова обычно называли И-15) был поврежден истребитель адъютанта группы лейтенанта Тонне, а сам летчик получил легкое пулевое ранение в голову.
В середине июля пилоты истребительных частей люфтваффе, размещенных на аэродромах поблизости от линии фронта, стали шире практиковать «свободную охоту». Этому способствовало также и то, что советское командование Юго-Западного фронта явно недостаточное внимание уделяло подавлению вражеской авиации на земле. Пожалуй, лишь аэродром Полонное (где находились истребительные группы I и III/JG 3) во время боев за житомирское шоссе подвергался воздушным налетам, впрочем, без особого успеха. Среди немецких «экспертов» отличились в этот период командир группы III/JG 3 Вальтер Оезау, заявивший в течение 10 и 11 июля о 7 победах, а также майор фон Мальцан из JG 53, увеличивший свой счет до 30 сбитых самолетов. В числе тех, кому не повезло, оказался командир эскадрильи 8./JG 3 Шмидт, получивший пулю в грудь в ходе атаки бомбардировщиков СБ, вероятно из 33-го СБАП. Раненный, он дотянул до своего аэродрома, но после лечения в госпитале был признан негодным к летной службе. 12 июля погиб в воздушном бою обер-лейтенант Фауст, возглавлявший эскадрилью 4./JG 3. Вообще численность 3-й истребительной эскадры люфтваффе к этому времени по разным причинам сильно уменьшилась. Так, в группе III/JG 3 в исправном состоянии осталось менее десяти «мессершмиттов». Ненамного лучше оказалась ситуация в группе I/JG 53.15 июля был подбит в бою с советскими истребителями ее командир, майор фон Мальцан, разбивший самолет при вынужденной посадке. 16 июля Bf 109 из эскадрильи 1./JG 53, сопровождавшие пикировщики в район Винницы, на обратном пути занялись «свободной охотой» и вскоре обнаружили группу советских самолетов ДБ-ЗФ. Однако летевшие без прикрытия дальние бомбардировщики на этот раз оказали достойный отпор немецким пилотам. Уже после первой атаки, получив точную очередь бортового стрелка, вышел из боя командир немецкой эскадрильи обер-лейтенант Оли, а затем совершил вынужденную посадку на советской территории его заместитель Шефер, попавший в итоге в плен. В этом воздушном бою немецким летчикам, по всей видимости, противостояло звено ДБ-ЗФ из 220-го ДБАП 48-й авиадивизии, тоже привлеченной в середине июля к боевым действиям на Юго-Западном фронте. Советские бомбардировщики нанесли точный удар по переправе через реку Рось в районе Белой Церкви, и при развороте на обратный курс один из ДБ-3 отстал из-за установленных на нем менее мощных двигателей. Его-то и атаковали «свободные охотники» из 1./JG 53, стремившиеся поживиться легкой добычей. О том, что у них вышло, оставил свои воспоминания штурман советского самолета, Н.А. Гунбин:
«Первым заметил истребителей сержант Бойко — он был за турельным пулеметом.