В октябре 51-я истребительная эскадра люфтваффе совершила 2900 самолето-вылетов и заявила 289 воздушных побед. Однако для так называемых «экспертов» эскадры этот месяц был поистине неудачным, поскольку лучшие из них не вернулись из боевых вылетов. Так, 3 октября погиб под Ельней самый результативный в то время немецкий ас фронта Генрих Хоффман из 12./JG 51, имевший на счету 63 воздушные победы. Наиболее сильно оказалась потрепана эскадрилья 7./JG 51. Из ее состава 13 октября был сбит в районе Медыни штурмовиком Ил-2 лейтенант Йоахим Хакер (32 победы), наиболее удачный летчик подразделения. Его Bf 109 потерял плоскость крыла и через мгновение превратился в клубок огня. 22 октября расстался с жизнью второй по результативности пилот 7./JG 51, Роберт Фухс (23 победы), попавший под меткую очередь хвостового стрелка ДБ-3. В отвесном пикировании «мессершмитт» Фухса врезался в землю. Днем позднее настала очередь унтер-офицера Шака, выбросившегося с парашютом из горящего истребителя. 27 октября во время атаки советских бомбардировщиков, штурмовавших немецкую танковую колонну при низкой кромке облачности, был сбит командир эскадрильи обер-лейтенант Венельт. Неуправляемый Bf 109 с перебитыми тягами рулей упал на лес, но Венельт чудом остался жив. Из обломков самолета его вытащили немецкие танкисты, наблюдавшие за ходом воздушного боя. Из состава 1./JG 51 17 октября погиб в районе Малоярославца Гейнц Йохн (8 побед).
Основательно досталось в октябре и бомбардировщикам люфтваффе, поскольку рост под Москвой количества современных советских истребителей свел к минимуму их главное преимущество в воздушных боях — скорость. Теперь даже с положения дежурства на аэродроме советским летчикам удавалось вовремя перехватывать немецкие двухмоторные самолеты и наносить им ощутимые потери. Например, в эскадре KG 53 в течение месяца выбыло из строя 48 человек летного персонала.
Всего, по советским данным, за период с 30 сентября по 14 ноября немцы потеряли на московском направлении 1020 самолетов, в том числе 54 % на аэродромах, 30 % — в воздушных боях и 16 % пришлось на долю советской зенитной артиллерии.
Чтобы восполнить тяжелые потери, немецкое командование впервые вынуждено было вводить в строй значительное количество молодых, необстрелянных летчиков. В связи с этим участились случаи уклонения истребителей люфтваффе от воздушных боев, особенно если они не имели численного превосходства. Бомбардировщики люфтваффе нередко сбрасывали бомбы, не доходя до цели, либо наугад бомбили объекты из-за облаков по расчету времени.
К началу ноября немецкие войска, наступавшие на Москву, были остановлены почти на всех направлениях и вынуждены были провести перегруппировку сил, подтянув к фронту дополнительные резервы. Создав две мощные ударные группировки на флангах Западного фронта, гитлеровское командование вновь продолжило сражение за Москву 15 ноября, когда 3-я танковая группа вермахта из района севернее Волоколамска нанесла удар в полосе 30-й армии генерала Хоменко. На следующий день части 4-й танковой группы атаковали позиции 16-й армии. С юга в обход Москвы в общем направлении на Тулу и Каширу наступали соединения 2-й танковой группы Гудериана. Всего в ноябрьском немецком наступлении на Москву приняли участие 51 дивизия (в том числе 13 танковых и 7 моторизованных), в состав которых входили около 1000 танков и примерно 10,4 тысячи орудий и минометов. С воздуха эти силы поддерживали 670 самолетов 2-го воздушного флота. Некоторые части авиации люфтваффе к этому времени были сняты с фронта и отправлены в Средиземноморье, и туда же убыл командующий 2-м воздушным флотом генерал Кессельринг со своим штабом. Все это произошло потому, что гитлеровское руководство осенью 1941 года считало войну с СССР уже выигранной и поэтому приняло решение, не дожидаясь окончания боев, укрепить заодно свои позиции в районе Средиземного моря. Кроме того, на численность немецких ВВС повлияла и новая широкомасштабная операция, проводившаяся советской авиацией с 5 по 8 ноября, а затем повторенная 12 и 15 ноября. К участию в ней привлекались около 300 самолетов из состава Западного, Брянского и Калининского фронтов, а также соединений авиации МВО, ДБА и 21-й отдельной бомбардировочной дивизии ВГК. Неоднократные удары наносились по 19 аэродромам люфтваффе, на которых были уничтожены и повреждены, по советским данным, более 100 вражеских самолетов и еще 61 сбит в воздушных боях.