В районе Смоленска немецкие танковые колонны прорвали оборону советских войск на правом фланге и в центре, и захватили к 20 июля Оршу, Кричев и Ельню. 16, 19 и 20-я советские армии вынуждены были сражаться почти в полном окружении. Их снабжение осуществлялось только по Старой Смоленской дороге с переправой через Днепр у села Соловьева, в 50 км восточнее Смоленска. Эта важнейшая транспортная артерия находилась под постоянным прицелом самолетов люфтваффе, и поэтому все время приходилось привлекать для ее защиты истребительные подразделения.
Получив в свое распоряжение бывшие советские аэродромы в районах Орши, Смоленска, Витебска и Ельни, немецкое командование тут же приступило к подготовке воздушных налетов на Москву, выполняя приказ Гитлера, который еще 8 июля 1941 года, вдохновленный успешным ходом Восточной кампании, потребовал «разрушить массированными воздушными налетами Москву и сровнять ее с землей». Для воздушного нападения на столицу СССР были выделены бомбардировочные эскадры с большим опытом разрушения европейских городов — KG 2 (имеющая на вооружении самолеты Do 17Z), KG 3 (Ju 88А), KG 4 «Генерал Beвер» (Не 111), KG 28 (Не 111), KG 53 «Легион Кондор» (Не 111), KG 54 (Не 111), KG 55 «Гриф» (Не 111), а также отдельные группы самолетов-наводчиков KGr 100 и III/KG 26. Всего в налетах на Москву немцы планировали использовать около 270 бомбардировщиков. Все экипажи самолетов были хорошо подготовлены к продолжительным ночным полетам, многие из них возглавляли старшие офицеры люфтваффе. Предварительно команда Теодора Ровеля провела тщательную разведку района Москвы и ее системы ПВО. Проводилась она обычно одиночными самолетами с большой высоты полета. С 1 и по 22 июля в границах московского корпуса ПВО было зафиксировано 89 самолето-пролетов разведчиков, из которых девять прошли прямо над городом. Одновременно производились дневные налеты на прилегающие к столице города Можайск, Волоколамск и др.
Защита Москвы в начале Великой Отечественной войны возлагалась на 1-й корпус ПВО под командованием генерал-майора артиллерии Д.А. Журавлева, а также на 6-й истребительный авиационный корпус, созданный на базе 24-й истребительной авиадивизии и управления 78-й истребительной дивизии, которая только находилась в процессе формирования. 6-й авиакорпус летом 1941 года возглавлял полковник И.Д. Климов. Согласно организационной структуре 1-й корпус ПВО и 6-й ИАК входили в состав Московской зоны противовоздушной обороны под командованием генерал-майора М.С. Громадина.
Внушительные силы, стянутые к 22 июлю для обороны Москвы с воздуха, представляли для немцев почти непреодолимую преграду. Так, зенитная артиллерия ПВО Москвы включала в себя 796 средних и 248 легких зенитных орудий, а также 336 зенитных пулеметов. К этому следует добавить 618 прожекторных установок и 303 привязанных аэростата. Малокалиберная зенитная артиллерия с целью увеличения эффективности стрельбы нередко размещалась внутри Москвы на крышах зданий, например, на крышах гостиницы «Москва» и цехах завода им. Лихачева. За счет этого зенитчики могли вести огонь при любых углах возвышения и в любом направлении.
Наземные командные пункты имели 580 наблюдательных постов, оборудованных проводной связью. Радиолокационные установки РУС-1 и РУС-2 обеспечивали обнаружение самолетов противника на удалении до 120 км. Первая полоса предупреждения о налетах располагалась в 200–250 км от города, вторая — в 50–60 км. В радиусе около 120 км от центра Москвы было создано сплошное поле наблюдения.
В 6-й ИАК, обороняющий Москву с воздуха, входили 11 истребительных авиаполков, имевших в наличии 147 самолетов МиГ-3, 49 ЛаГГ-3, 160 Як-1, 192 И-16 и 54 И-153.
Первый массированный налет на Москву был совершен в ночь с 21 на 22 июля 1941 года и длился в течение почти пяти часов. При этом немцами использовались уже испытанные во время воздушной войны над Англией методы наведения бомбардировщиков с помощью радионавигационной аппаратуры «Х-Gerat». Она состояла из наземных радиомаяков и специальной бортовой аппаратуры, которой были оборудованы самолеты-наводчики 100-й отдельной бомбардировочной группы. Каждый бомбардировщик, оснащенный «Х-Gerat», являлся лидером группы обычных бомбардировщиков и в ночных условиях летел по направленному на цель узкому радиопеленгу в центре более широкого радиопеленга. Недалеко от цели он перехватывался еще тремя радиопеленгами, первый из которых давал как бы общее предупреждение, второй — предварительный сигнал, а третий — главный сигнал. От последней, третьей точки, после прохождения короткой расчетной дистанции бомбы сбрасывались автоматически. В бомбоотсеках самолетов-наводчиков находились только осветительные и зажигательные бомбы, которые служили хорошим ориентиром для остальных бомбардировщиков.