5 октября в ясный солнечный день воздушная разведка обнаружила продвижение 4-й немецкой танковой группы к Юхнову. Длинную колонну танков и мотопехоты, растянувшуюся на 25 км на шоссе Спас — Демьянск — Юхнов, первыми заметили летчики 120-го ИАП и немедленно доложили об этом командованию, не поверившему вначале, что немцы прорвали фронт уже на глубину до 120 км. Для проверки сведений командующий ВВС МВО отправил опытный экипаж на Пе-2, который подтвердил, что немцы находятся уже в 200 км от Москвы. Гитлеровцы стремились отрезать советскую группировку войск в районе Вязьмы и одновременно нанести неожиданный удар в направлении столицы СССР. Сложилась критическая ситуация, поскольку на их пути к Москве никаких крупных воинских соединений уже не было. Под Юхновым оборону держали всего два батальона, прикрывавших эвакуацию имущества и населения. Вскоре остатки этих подразделений отошли, взорвав мост через Угру.
Ставка ВГК также восприняла данные воздушной разведки с недоверием, и даже возникло подозрение о роспуске провокационных слухов. Из-за этого в течение 5 октября никаких мер для задержки немецкого наступления принято не было, и лишь утром на следующий день, когда немцы уже заняли Юхнов, им навстречу стали спешно выдвигаться бойцы вспомогательных частей и курсанты военных училищ. Они должны были выиграть время, пока на рубеже Волоколамск — Можайск — Малоярославец — Калуга срочно создавалась новая линия обороны.
В утренние часы 6 октября погода была нелетной из-за плотного тумана над землей, когда поступил приказ о нанесении воздушных ударов по прорвавшимся к Юхнову войскам противника. Скоростные боевые самолеты не могли действовать в таких условиях, поэтому поступило предложение использовать вначале для налетов легкомоторную авиацию. В составе ВВС МВО к этому времени имелся 606-й бомбардировочный авиаполк под командованием полковника Н.С. Виноградова, сформированный на базе Ярославской школы стрелков-бомбардиров и оснащенный 27 самолетами Р-5 и 10 Р-зет. Кроме того, из Егорьевского военного училища была заимствована эскадрилья устаревших истребителей И-15бис, а для ночных бомбардировок создана особая эскадрилья на У-2 под командованием капитана М.С. Кошелева.
С раннего утра вступили в боевые действия летчики 606-го БАП, проявившие незаурядное мужество, атакуя цели с предельно малых высот под сильным обстрелом немецкой зенитной артиллерии. Звено Р-5 во главе со ст. лейтенантом А.Н. Крайновым вновь разрушило точными попаданиями бомб восстановленный немцами мост через Угру. 7 октября отличился мл. лейтенант И.С. Денисов, который после обстрела вражеских колонн под Юхновым неожиданно встретил на обратном пути немецкий разведчик-коррекгировщик Хеншель Hs 126. Так как все боеприпасы уже были израсходованы, он уничтожил на Р-5 вражеский самолет таранным ударом. В ночных бомбардировках хорошо проявили себя бывшие учебные бипланы У-2, летавшие с аэродрома, расположенного всего лишь в 15 км от линии фронта. За неделю они сбросили на врага 12 т бомб без всяких потерь со своей стороны.
Как только погода наладилась, к боевой деятельности на юхновском направлении приступила вся 77-я авиационная дивизия полковника И.Д. Антошкина. Штаб соединения для удобства управления частями перебрался в район Подольска. Для нанесения ударов по немецким колоннам были привлечены 321-й ББАП, оснащенный бомбардировщиками Пе-2,173-й СБАП (СБ), 502-й ШАП (Ил-2) и 120-й ИАП (И-153 и МиГ-3). Кроме того, в боях в районе Юхнова приняли участие также истребители 6-го авиакорпуса ПВО. Постоянные воздушные налеты существенно замедлили продвижение гитлеровских войск, так как дороги время от времени загромождались сгоревшей и поврежденной боевой техникой и трупами немецких солдат. Один только 120-й ИАП в течение 6 октября совершил 44 самолето-вылета на штурмовку наземных целей. 7 октября бомбардировщики Пе-2 из 321-го ББАП уничтожили крупное бензохранилище в районе Глагольня, Жуковка, в результате чего немецкие танки и машины остались без горючего.