Для советских ВВС утро 23 июня снова началось с воздушных налетов противника на аэродромы. Причем нередко немецкие бомбардировщики нахально действовали мелкими группами без всякого сопровождения, и после сброса бомб некоторые из них еще снижались до бреющего полета, чтобы обстрелять аэродромные стоянки из пулеметов. Этому способствовала слабая защита аэродромов зенитными средствами, но тем не менее несколько немецких экипажей поплатились за такую тактику. Так, из пяти Ju 88, атаковавших аэродром 94-го СБАП, один дружным огнем сбил наземный персонал из обычных винтовок, а другой стал жертвой счетверенной установки «максимов», только что полученной со склада. Советских самолетов на месте не оказалось — в ожидании налета их заблаговременно подняли в воздух. Больше неприятностей доставили вражеские налеты 52-му авиаполку, имевшему к тому же сокращенный состав, так как на его базе формировался 94-й СБАП. Перед началом боевых действий в 52-м СБАП было около 20 Пе-2 и 25 СБ разных вариантов. Из-за постоянных бомбежек эскадрильи СБ пришлось перебазировать на запасной грунтовой аэродром в Кремно. В результате в боевых вылетах 23 июня из состава 52-го СБАП принимали участие в основном Пе-2 с аэродрома Хабное, расположенного в 60 км восточнее г. Овруч. Эскадрильей «пешек» командовал майор Борисов — отличный летчик, в совершенстве владеющий самолетом, и талантливый тактик, тщательно планирующий каждый боевой полет группы. В групповых вылетах он берег людей, не допускал никаких излишеств, зато в одиночку ходил на бреющем полете над самыми головами немцев, уничтожая врага всеми видами оружия.
На аэродроме 315-го разведывательного авиаполка под Житомиром разумную инициативу проявил комэск В. Заноздра, приказавший откатить боевые самолеты за аэродромные постройки, а на стоянках разместить списанные СБ и Р-10 без моторов. Вскоре после этого базу атаковала восьмерка «юнкерсов», уничтожившая на земле один из таких Р-10. Разведывательные СБ в течение дня летали поодиночке к линии фронта, что в условиях немецкого господства в воздухе было весьма опасным делом, поскольку устаревшие бомбардировщики, не имевшие бронезащиты, являлись легкой добычей для немецких истребителей. Штурман Д.К. Перемог, отправившийся на разведку вместе с пилотом Авиловым и стрелком-радистом Вартазаровым, так описывал свои впечатления от полета:
«Задание у нас было сложное: определить передний край наших войск между Равой-Русской, Луцком и Ковелем. При подходе к Каменке-Бугской, что в сорока километрах севернее Львова, нас атаковали два Мессершмитта-109. Я увидел их, когда они вынырнули из облаков… Тут же нажал на гашетку. Стрелял короткими очередями с передней установки. Гитлеровцы будто не обращали на это внимания. Они продолжали сближаться, намереваясь нанести по нашему самолету лобовой удар. Авилов понял это и стал прижимать машину книзу. «Мессеры» проскочили мимо. Потом начали заходить для повторной атаки со стороны задней полусферы.
Впереди оказалось мощное кучевое облако. Мы вошли в него, и враги на какое-то время нас потеряли. Но стоило нам вынырнуть оттуда, как гитлеровцы набросились снова. Они открыли огонь по обоим моторам. Самолет вздрогнул и стал крениться влево. Я осмотрелся. Консоль левой плоскости оказалась обрубленной. В крыле зияла дыра. Встречный поток воздуха разрушал ее на глазах. Задымил, а затем и загорелся правый мотор. Решив, что с нами покончено, стервятники оставили наш самолет и унеслись вперед».
Подбитый СБ совершил вынужденную посадку на ржаное поле, и как только экипаж покинул самолет, он сразу взорвался. С территории противника Перемог вместе с товарищами вынужден был добираться назад пешком и на подручных средствах.
94-й СБАП под прикрытием истребителей вновь бомбил 23 июня цели в районе Грубешова и довольно успешно, однако на следующий день прикрытие отсутствовало, и немецкие истребители изрядно пощипали замыкающую девятку СБ, сбив в числе прочих пилотов также командира эскадрильи майора Бедрицкого. 52-й СБАП 24 июня потерял в полном составе эскадрилью Якименко, которая не вернулась с боевого задания.
Три девятки СБ из 33-го СБАП 23 июня наносили удар по моторизованным колоннам вермахта в треугольнике Любачув, Ярославль, Яворов. Они сбросили на танки, артиллерийские орудия и грузовики с пехотой около полутора сотен 100-кг бомб и потеряли два самолета, сбитых зенитным огнем. Экипаж лейтенанта Калина врезался на горящем бомбардировщике в самую гущу вражеской техники, а второй СБ сумел дотянуть до своей территории и совершил вынужденную посадку в поле. 24 июня полк бомбил немецкие войска в районе Броды, и при выполнении этого задания совершил огненный таран ст. лейтенант Г. Храпай, направивший свой подбитый самолет прямо в центр моста, на котором скопилось много немецких машин.
В целом действия советских бомбардировщиков на Юго-Западном направлении в первые дни войны носили весьма хаотичный характер. Плохо была организована воздушная разведка, а из-за отсутствия должной координации бомбовые удары наносились на широком фронте. Кроме того, многие бомбардировочные части все еще оставались в резерве и в боях не участвовали. Из-за вражеских диверсантов и постоянных бомбардировок командных пунктов связь между штабом ВВС и авиасоединениями стала вообще отвратительной, и поэтому пришлось использовать для передачи приказов связные самолеты.
Невысокой была активность истребителей, продолжавших нести тяжелые потери, главным образом на земле. В Луцке прекратил существование 46-й ИАП, от которого после очередного налета осталось всего одно дежурное звено «чаек». С аэродрома Судилков 23 июня в район Ковеля перебазировался 91-й ИАП. Для прикрытия с воздуха контрнаступления советских войск Птухин в соответствии с приказом Кирпоноса стягивал истребительную авиацию ближе к фронту. В результате на небольшом аэродроме скопились самолеты трех истребительных полков, и это не ускользнуло от внимания немецкой разведки. Не успели летчики и техники 91-го ИАП расположиться на новом месте, как вечером над этим аэродромом появились немецкие бомбардировщики.
После бомбардировки и обстрела с воздуха большая часть советской авиатехники превратилась в обломки, и «безлошадным» пилотам 91-го ИАП пришлось добираться обратно в Шепетовку на попутных машинах. В 17-м ИАП осталось около 30 исправных самолетов, из которых более половины немцы уничтожили на земле утром 24 июня. 12 Bf 109 проштурмовали аэродром по всем правилам военного искусства: шестерки немецких истребителей образовали в небе два круга и расстреливали авиатехнику, как на полигоне. В итоге следом за «безлошадниками» 91-го ИАП отправились и пилоты 17-го ИАП, только несколько дальше — в район Житомира. Туда уже перебазировались оставшиеся самолеты с различных авиаполков.
В воздушных боях некоторых успехов добились летчики 12-го ИАП, записавшие на свой счет в течение двух дней 8 сбитых Ju 88. Авиаполки 16-й САД в период с 22 по 24 июня уничтожили 22 немецких самолета, в том числе 16 бомбардировщиков и 6 истребителей. Среди летчиков отличился лейтенант А.М. Мурашко из 28-го ИАП. Первую воздушную победу он одержал уже 22 июня, а на следующий день уничтожил второй вражеский самолет, однако был сбит сам, сильно обгорел, но от больничной койки отказался. Вскоре его снова ранили, и опять он отказался ложиться в госпиталь.
Между тем 24 июня советскому командованию стало ясно, что контрнаступление в районе Радехова не принесло ожидаемого успеха. Из-за несвоевременного выхода войск 15-го мехкорпуса к месту боев удары наносились поочередно и в разных местах полосы фронта протяженностью около 70 км. Кроме того, действия танков изрядно осложнили лесисто-болотная местность, отсутствие артиллерийской поддержки и слабое прикрытие с воздуха. Нанести поражение противнику не удалось, однако темпы его продвижения замедлились, и он вынужден был перебрасывать значительные силы на фланги. Тем не менее танковая группа Клейста к вечеру 24 июня углубилась в советскую территорию на 100 км. Южнее немцы прорвались в стык между Рава-Русским и Перемышльским укрепрайонами и потеснили части 6-й армии.
