С 26 сентября войска Южного фронта (с 20 октября 4-го Украинского фронта) проводили Мелитопольскую наступательную операцию с целью разгрома группировки немецко-фашистских войск, оборонявшихся на рубеже река Молочная, освобождения Северной Таврии и выхода к низовьям Днепра. Войскам фронта противостояла 6-я немецко-фашистская армия, имевшая в своем составе 20 дивизий и поддерживаемая частью сил 4-го воздушного флота.
8-я воздушная армия в составе 3-го истребительного и 7-го штурмового авиакорпусов, 6-й и 9-й истребительных, 1-й штурмовой, 2-й 'ночной бомбардировочной гвардейских дивизий, 270-й бомбардировочной дивизии, 8-го отдельного разведывательного полка имела 905 боевых самолетов. Противник держал перед Южным фронтом авиационную группировку в 600-650 самолетов, в том числе около 500 бомбардировщиков.
Воздушная армия получила задачу штурмовыми и бомбардировочными ударами оказать наземным войскам поддержку при прорыве оборонительной полосы, надежно прикрыть их с воздуха и обеспечить действия подвижных соединений фронта при введении в прорыв и преследовании противника. Выполняя эту задачу в условиях затяжных и упорных боев, которые вели наземные войска, бомбардировщики и штурмовики подавляли артиллерийские и минометные батареи, опорные точки и живую силу противника на направлении главного удара. В течение 6-7 часов группами но 8-12 самолетов они действовали над полем боя.
Эффективные налеты осуществляли бомбардировщики на железнодорожные станции, переправы через Днепр, склады с горючим и боеприпасами. В ночь на 27 сентября самолеты По-2 25-го гвардейского полка ночных бомбардировщиков уничтожили три переправы через Днепр в районе Никополя, а в ночь на 30 сентября 39 бомбардировщиков 2-й гвардейский ночной бомбардировочной дивизии совершили массированный налет и помогли нашим войскам прорвать оборону противника в районе Розенталь, Червонный, Новолюбимовка.
Истребители методом патрулирования прикрывали наступающие войска, сопровождали группы штурмовиков и бомбардировщиков, а когда позволяла воздушная обстановка, участвовали в штурмовке наземных войск противника. Восьмерка 16-го гвардейского истребительного полка под командованием гвардии старшего лейтенанта А. В. Федорова в районе прикрытия боевых порядков наземных войск провела успешный воздушный бой с двумя группами "юнкерсов", сопровождаемых "мессершмиттами", было уничтожено четыре Ю-87 и два Ме-109. Другая восьмерка этого же полка под командованием гвардии майора А. И. Покрышкина, прикрывая свои войска в районе Розенталь, Ворошиловка, в сложных метеоусловиях провела бой с самолетами противника, сбив при этом два Ме-109.
Три пары 100-го гвардейского истребительного полка под командованием гвардии старшего лейтенанта Н. Е. Лавицкого в районе Пришиба встретили большую группу бомбардировщиков врага, внезапно атаковали их, уничтожив три самолета. Остальные бомбардировщики беспорядочно сбросили бомбы и на максимальной скорости с потерей высоты ушли на запад. Группа Лавицкого проявила в этом бою инициативу, дерзость и решительность в атаке, показав высокое боевое мастерство и слетанность пар.
Нередко штурмовики вступали в единоборство с бомбардировщиками и одерживали победы. Например, 30 сентября шестерка Ил-2 655-го штурмового полка под командованием гвардии старшего лейтенанта В. А. Кондакова над передним краем обороны атаковала группу "юнкерсов". В короткой схватке было уничтожено три бомбардировщика.
Мужество и упорство при нанесении удара по эшелонам противника на станции Пришиб проявила 27 сентября девятка бомбардировщиков Пе-2 284-го авиационного полка, ведомая командиром эскадрильи старшим лейтенантом Д. 3. Генкиным. Встретив на подходе к цели сильный зенитный огонь, она была вынуждена изменить направление захода. Отвернув на территорию, занятую противником, группа повторно атаковала цель, но вновь подверглась обстрелу зенитной артиллерии и была атакована истребителями. Самолет ведущего от попадания снаряда в бензобак загорелся. Генкину пришлось выйти из строя. Но его ведомые атаковали цель самостоятельно, прорвались к ней и выполнили боевую задачу.
30 сентября наступление войск фронта было приостановлено для перегруппировки. С 9 октября оно возобновилось, начался решительный штурм обороны врага. В эти дни летчики армии действовали еще более активно. Только 21 октября в сложных метеоусловиях, при низкой облачности, штурмовики сделали 150 вылетов, нанеся меткие удары по противнику. Истребители, прикрывая наступающие войска, уничтожали авиацию противника в воздухе, подвергали штурмовке наиболее важные объекты.
Героический подвиг совершил в те дни летчик 291-го истребительного полка лейтенант Г. К. Нестеренко. Во время прикрытия войск и штурмовки противника в районе Мелитополя от прямого попадания зенитного снаряда самолет Нестеренко загорелся в воздухе. Сознавая неизбежность гибели, летчик направил горящую машину на зенитную батарею, открыв огонь из всех пулеметов. На боевом счету Нестеренко к этому времени было семь сбитых самолетов. За образцовое выполнение боевых заданий командования он был награжден двумя орденами Красной Звезды. Накануне героической смерти летчик подал заявление с просьбой принять его в члены Коммунистической партии. "Хочу стать коммунистом, - писал он. Буду беспощадно бить врага до полного его уничтожения". Указом Президиума Верховного Совета СССР Г. К. Нестеренко посмертно присвоено звание Героя Советского Союза. Он был навечно зачислен в списки своего полка.
22 октября при штурмовке аэродрома противника в Ново-Гриторьевке огнем зенитной артиллерии был подбит ведущий группы 76-го гвардейского штурмового полка гвардии старший лейтенант М. Т. Степанищев. Он произвел вынужденную посадку. Видя это, его ведомый гвардии младший лейтенант Л. П. Павлов приземлил свою машину рядом с самолетом командира и благополучно вывез Степапищева и его воздушного стрелка. Остальные четыре штурмовика группы под командованием гвардии старшего лейтенанта В. Ф. Анисова огнем из пушек и пулеметов не допускали гитлеровцев к месту посадки Степанищева. За этот подвиг Л. П. Павлову было присвоено звание Героя Советского Союза.
270-я бомбардировочная дивизия до 70 процентов боевых вылетов выполнила в интересах передовых частей наземных войск. Бомбардировщики наносили удары но опорным пунктам обороны противника, уничтожали его резервы и разрушали переправы через Днепр. 33 групповых налета совершили они при прорыве обороны на реке Молочная и освобождении Мелитополя, широко применяя метод боевых действий в сумерках, когда не требовались истребители сопровождения, а точность бомбометания была не хуже, чем днем. Посадку при этом бомбардировщики производили в темноте с подсветкой наземными прожекторами. За проявленную стойкость в боях с немецко-фашистскими захватчиками, дисциплину, организованность, героизм личного состава приказом Наркома обороны от 23 октября 1943 г. 270-я бомбардировочная дивизия была преобразована в 6-ю гвардейскую бомбардировочную дивизию, 86-й и 284-й полки - соответственно в 134-й и 135-й гвардейские бомбардировочные полки, а 655-й штурмовой -в 136-й гвардейский.
Гитлеровское командование, стремясь любой ценой удержать оборону на реке Молочная, перебросило сюда из Крыма и частично с Таманского полуострова до восьми дивизий. Но воздушные разведчики своевременно вскрыли эту перегруппировку и помогли командованию принять необходимые меры. По их данным ночные бомбардировщики 2-й и 6-й гвардейских дивизий нанесли удары по портам в Керченском проливе, через которые шла погрузка и выгрузка немецко-фашистских войск. Особенно отличились при этом экипажи 8-го отдельного разведывательного полка, которые но нескольку раз в сутки летали по тылам противника и доставляли ценные сведения. Порой воздушные разведчики, встречая далеко за линией фронта группы вражеских бомбардировщиков, вызывали по радио и наводили на них своих истребителей.
На правом крыле 4-го Украинского фронта, где в сражение была введена переданная фронту 3-я гвардейская армия, наши войска прорвали оборону противника и перерезали железную дорогу Запорожье - Мелитополь. Введенные в прорыв подвижные соединения фронта при активной поддержке 8-й воздушной армии стали быстро развивать успех. В ночь на 26 октября 2-я гвардейская ночная бомбардировочная дивизия, подняв в воздух почти 200 самолетов По-2, нанесла удар по гитлеровцам в районе Веселое, Елизаветовка. Обеспечивая продвижение наших танков и кавалерии, самолеты сбрасывали светящиеся бомбы по маршруту их движения, бомбардировщики А-20-Б 6-й гвардейской дивизии вели ночную разведку, а Пе-2 наносили удары по скоплениям войск противника у Ново-Николаевки, эшелонам на станциях южнее Мелитополя и по переправам через Днепр у Каховки, Каменки и Никополя.
