Еще более значительные потери 55-й ДБАП понес 11 августа, когда на рассвете девятка СБ во главе с командиром эскадрильи В.Ф. Тюшевским отправилась без прикрытия бомбить цели у населенного пункта Боярки. В пути бомбардировщики были перехвачены немецкими истребителями, и в итоге назад возвратились только два самолета, комэска Тюшевского и одного из командиров звена. Среди остальных бомбардировщиков некоторые совершили вынужденные посадки, а другие были сбиты в воздушном бою.
Части люфтваффе на Юго-Западном фронте пополнились свежей истребительной группой III/JG 52, ранее охранявшей нефтяные месторождения в Румынии. Она разместилась на аэродроме Белая Церковь и в боевые действия включилась с 3 августа. В свою очередь, группа I/JG 53 отправилась на переформирование — с начала войны она потеряла 29 истребителей из 35. К этому времени обстановка в воздухе вновь обострилась, и обе стороны выполняли по 300–400 вылетов в сутки. Активность люфтваффе еще больше возросла 7 августа, когда соединения 26-й армии нанесли удар в направлении Корсунь-Шевченковский и продвинулись вперед на 25 км с целью деблокады окруженной под Уманыо советской группировки. «Юнкерсы» и «хейнкели» группами по 20–30 самолетов непрерывно висели над войсками 26-й армии до тех пор, пока к исходу дня советское наступление не было остановлено за счет подтягивания к фронту дополнительных сил вермахта. Сильно ослабленные 44-я и 64-я истребительные дивизии так называемой Южной группы под командованием генерала Т.Т. Хрюкина, специально созданной в конце июля, надежно прикрыть с воздуха свои войска не смогли.
Тяжелые воздушные бои продолжались на подступах к Киеву, а также над Днепром, где основной задачей самолетов люфтваффе являлось уничтожение мостов и переправ через реку. Так, 7 августа бомбардировщикам Ju 87 удалось вывести из строя на сутки бетонный мост у Канева, по которому доставлялись подкрепления для 26-й армии.
Наземное сражение под Киевом достигло своей кульминации 10 августа, когда немцы предприняли силами пяти дивизий наступление на город вдоль шоссе Васильков — Киев. При активной поддержке артиллерии и авиации немецкие войска днем и ночью штурмовали боевые позиции Киевского укрепрайона, но никаких значительных успехов не достигли. К вечеру 11 августа они были остановлены на рубеже Жуляны — Совкин — Мышеловка и из-за больших потерь перешли, наконец, к обороне. Непосредственное участие в отражении этого штурма принимала 15-я смешанная авиадивизия, в частности 66-й ШАП, который в августе возглавил полковник А.И. Сидоренко. Только в течение 10 августа полк шесть раз вылетал для атаки наземных целей и нанес врагу немалый урон. Всего за два месяца войны за 66-м штурмовым полком числилось более 30 уничтоженных танков и бронетранспортеров, десятки автомобилей и сотни убитых немецких солдат и офицеров. Отражая налеты вражеских самолетов, самоотверженно сражались советские летчики 36-й истребительной дивизии. 10 августа показательный воздушный бой провел над южной окраиной Киева лейтенант В.Г. Карелин из 2-го ИАП. Заметив в небе 7 Bf 109, он взмыл вверх и в одиночку напал на противника, не дожидаясь уже высланной помощи. Немцы в условиях преобладающего численного перевеса вступили в маневренную схватку на горизонтали, за что вскоре и поплатились. Пилотируя свой истребитель с предельными перегрузками, Карелин в считанные секунды вогнал в землю два «мессершмитта», а остальные поспешно покинули место боя, поскольку вдали уже показались и другие советские самолеты.
Когда планы быстрого захвата Киева провалились, генеральный штаб вермахта издал 12 августа дополнение к директиве № 34, в котором по своему обыкновению потребовал: «Наступление на Киев прекратить и после соответствующей подготовки уничтожить город зажигательными бомбами и артиллерийским огнем». С этого времени немецкие самолеты приступили к регулярным налетам на Киев днем и ночью, однако из-за недостаточных сил никаких значительных разрушений городу они не причинили. И.Х. Баграмян позднее отмечал в своих мемуарах: «Командование группы армий «Юг», теряя с каждым днем надежду на захват города, старалось ударами с воздуха разрушить мосты, прервать пути подвоза и тем самым подорвать дух защитников Киева. Целые стаи бомбардировщиков под прикрытием истребителей устремлялись к городу и переправам. Многократное превосходство в авиации не помогло врагу. Наши летчики в тесном взаимодействии с артиллеристами-зенитчиками зорко охраняли киевское небо. Если некоторым самолетам и удавалось достигнуть мостов, то меткий огонь и решительные атаки подоспевших истребителей не давали им вести прицельное бомбометание. Фашисты поспешно сбрасывали свой груз где придется и старались спастись бегством. В результате за все время обороны Киева враг так и не сумел нанести по городу удары, которые нарушили бы налаженный ритм его жизни».