Для нападения на СССР командование Люфтваффе приготовило 5-й Воздушный флот на Севере. В Восточной Пруссии были размещены эскадры 1-го Воздушного флота. Самым крупным соединением, включавшим большую часть сил вторжения, был 2-й Воздушный флот генерал-фельдмаршала Кессельринга. Флот был сосредоточен на северо-востоке Польши. Группу армий «Юг» поддерживал 4-й Воздушный флот.
Всего же на границе с СССР было сосредоточено до 1025 одномоторных истребителей. В это количество входили до 440 боеспособных Bf-109F и около 450 Bf-109E. В составе 2-го Воздушного флота находились I, II и III/JG 53, I, II, III и IV/ JG 51 на Bf-109F, II и III/JG 27 на Bf-109E. 1-у Воздушному флоту подчинялись три группы JG 54 на Bf-109F. Наступление на Украину поддерживали I и II/JG 52 на Bf-109E, I, II и III/JG 3 с Bf-109F, II и III/JG 77, а также I(Jabo.)/LG 2 ( все три группы на Bf-109E). В Заполярье в состав 5-го Воздушного флота вошли 13 и 14/JG 77 с 22-мя Bf-109E. Многие немецкие пилоты имели за спиной немалый боевой опыт. В ходе битвы за Францию и Англию из среды лётчиков-истребителей выделились талантливые асы, во многом определившие дальнейшее развитие основных принципов строительства и применения истребительной авиации Люфтваффе. Так командиром JG 51 был оберст-лейтенант В.Мёльдерс, имевший на счету 68 воздушных побед. Мёльдерс был также одним из наиболее авторитетных тактиков немецких ВВС. Кроме самого командира в эскадре асами были все командиры I, II и III групп – гауптманы Германн-Фридрих Йоппиен (42 победы), Йозеф Фёзе (около 10 побед), Рихард Леппла (13 побед). Командир IV группы -- майор Фридрих Бэк -- стал асом уже в ходе войны с Советским Союзом. Адъютантом эскадры был гауптман Грасер, имевший 10 побед. В эскадре служили также – Й.Приллер (20 побед), Г.Бэр (17 побед), Г.Штайдер (12 побед) и др. 54-й эскадрой командовал ветеран Испании Ханнес Траутлофт да и вся эскадра традиционно отличалась высоким уровнем подготовки пилотов.25 побед имел на счету командир 4./JG 54 обер-лейтенант Ганс Филипп, 13 – командир I/JG 54 гауптман Х. Фон Бонин, 16 побед – командир II группы гауптман Д.Храбак, 22—командир III группы гауптман Арнольд Лигниц. Список могли бы дополнить имена многих пилотов эскадры, поучаствовавших не только в битве за Англию, но и в операциях в Югославии. Не менее внушительным был бы перечень асов остальных эскадр, участвовавших во вторжении.
Немецкие истребители приняли участие в первом же ударе по советским авиационным частям вместе с бомбардировщиками и тяжелыми истребителями Ме-110. Небольшие их группы, взлетев затемно, в 3.15 утра неожиданно атаковали приграничные советские аэродромы. На прибалтийском направлении пилоты JG 54 одними из первых пересекли советскую границу. Без какого бы то ни было сопротивления «стодевятые» вместе с бомбардировщиками отштурмовали аэродромы Каунаса, Кедайняя, Паневежиса, Лиепаи. Однако вскоре над линией фронта появились группы советских бомбардировщиков и истребителей. В то же время атаки, предпринятые ими, выполнялись по довоенным планам, рассчитанным на завоевание советскими ВВС господства в воздухе. Поэтому группы СБ и ДБ-3 вылетали без истребительного прикрытия, становясь легкой добычей немецких истребителей. Немецкие пилоты без особого труда раскалывали строй бомбардировщиков и расстреливали отдельные машины. До конца дня пилоты эскадры выполнили по 5-7 вылетов на перехват, «свободную охоту», штурмовку наземных целей и сопровождение бомбардировщиков. Пилоты эскадры заявили о 45 сбитых и 35 уничтоженных на земле советских самолётах.
Пилоты III/JG 53 трижды за день атаковали советские аэродромы в Литве, сбив при этом 36 советских самолётов и уничтожив на земле 28. Всего же на счету JG 53 в первый день войны оказались 75 воздушных побед и несколько десятков самолётов, уничтоженных на земле. Собственные потери эскадры составили 3 Ме-109. Пилоты JG51, атаковавшие аэродромы в Белоруссии в течении 22.06 сбили около 60 советских самолётов, доведя коллективный боевой счёт до 750. Около Львова Ме-109F 3-й истребительной эскадры атаковали аэродром, на котором в линейку стояли до 100 различных советских самолётов. После 20-минутной штурмовки от них остались лишь горящие обломки.
Успешно действовали пилоты JG 77, несмотря на потерю в первом же вылете командира эскадры В.Шеллманна. «Мессершмитты» эскадры атаковали советские аэродромы в районе Гродно, однако над целью были встречены советскими истребителями. Шеллманн почти сразу сбил один из них, но советский пилот сумел таранить «мессершмитт» Шеллманна. Немецкие донесения говорят о сбитом советском полутораплане. Таким образом, наиболее вероятно, что коммодор был сбит в результате тарана ст. лейтенанта П.А.Кузьмина из 127-го ИАП, летавшего на И-153. Дальнейшая судьба немецкого аса (26 побед) осталась неизвестной. Так или иначе «мессершмитты» «вчистую выиграли» первый день войны, сбив 322 советских самолёта при потере 14 Ме-109 в боях и 10 -- в авариях.
Уже в первых боях обнаружилось, что даже устаревшие советские истребители в умелых руках представляют достаточно большую проблему для Ме-109. И-16 и И-153 имели небольшой радиус виража благодаря чему имели шанс уйти из под огня более скоростного противника. Однако проблема советских ВВС как раз и состояла в отсутствии умелых рук и трезвых мозгов. В подавляющем большинстве советские пилоты не умели ни грамотно сражаться, ни метко стрелять. В лучшем случае они были хорошими пилотажниками, однако воздушный бой – не спортивные соревнования. Не следует забывать и о боевом опыте немецких истребителей, которые ещё во время битвы за Англию уяснили для себя простую истину о том, что побеждает не тот, кто дерётся, а тот, кто бьёт и убегает. Неожиданные атаки «Мессершмиттов» наносили тяжелый урон советским истребителям, а догнать выходящий из атаки «мессер» на «ишаке» или «чайке» было невозможно. Да и более современные типы советских истребителей не могли противостоять Ме-109F. Дело здесь было, правда, не только в технических характеристиках «лаггов» или «мигов», а скорее всего в отсутствии боевого опыта у советских пилотов и устаревших тактических взглядах их командиров.
Так, жалобы на МиГ-3, как на тяжелый и неманевренный самолёт, имеют под собой определённый подтекст – на нём нельзя было драться как на И-16. В то же время к началу войны уже были известны основные принципы действий более тяжелого и скоростного самолёта против более лёгких и маневренных оппонентов – всё та же тактика «бей-и-убегай». В массовом порядке её применили немцы в поздних периодах битвы за Англию, но и немецким и советским пилотам первые опыты её применения были известны ещё с Испании. Однако в СССР носители передовых тактических идей были уничтожены перед самой войной (а некоторые и в ходе её). Остальные пилоты, даже пересев на новые типы истребителей, всё ешё находились в плену опыта пилотирования И-16 и И-153. Начальство требовало к тому же летать тройками, барражировать над собственными войсками, прикрывая их собой от атак противника, выполнять предписания старых уставов – в общем как могло облегчало жизнь немецким истребителям, сковывая инициативу советских.
Последующие недели войны показали, что советские ВВС всё ещё находятся в состоянии «нокдауна». 25.06 в районе Вильно пилоты JG 53 одержали 50 побед. 30.06 над Березиной состоялся новый раунд избиения советской авиации. Стремясь хоть как-то задержать немецкие танковые группы, советское командование вновь бросило в бой массы бомбардировщиков без должного истребительного прикрытия. Немецкие истребители получили новую возможность для пополнения боевых счетов, чем и воспользовались без зазрения совести. В течении светового дня пилоты JG 51 выполнили 157 боевых вылетов, сбив 110 советских бомбардировщиков. Подобная же ситуация повторилась 6.07.1941 на прибалтийском направлении, когда пилоты JG 54 заявили об уничтожении более 35 советских бомбардировщиков и 4-5 истребителей.
На протяжении лета в пилоты Люфтваффе пополняли свои боевые счета как никогда быстро. 22.06 одержал две первые победы пилот I/JG 51 Георг-Петер Эдер. Через месяц на его счету было уже 10 побед. Обер-фельдфебель Й.Вурмхеллер из II/JG 53 за первые три недели войны сумел сбить 9 советских самолётов. Командир III/JG 53 гауптман В.-Д.Вильке в течении лета 1941 г. сбил 17 советских самолётов и 9.08.1941 г. был награждён Рыцарским Крестом. Пилот JG 3 лейтенант Вальтер Даль 22.06 одержал свою первую победу, сбив И-15, а уже к 15.10.1941 г. на его счету было 17 сбитых: 5 СБ, 2 ДБ-3, 3 Як-1, 3 И-15бис, И-153, И-16, У-2, Р-5. Одним из лидеров Люфтваффе этого периода был несомненно обер-лейтенант Эрбо граф фон Кагеннек, сбивший с 22.06 по 31.08.1941 38 советских самолётов. Таким образом общий его боевой счёт достиг 52 сбитых. К моменту отлёта с Восточного фронта в декабре-месяце немецкий ас числил за собой уже 65 побед. Ненамного отстал от него командир JG 51 оберст-лейтенант В.Мёльдерс, сбивший летом 1941-го 32 советских самолёта. В то же время именно Мёльдерс стал первым в Люфтваффе пилотом, достигшим рубежа 100 побед.
Даже появление на фронте в большем количестве истребителей Як-1, МиГ-3 и ЛаГГ-3 практически не изменило ситуацию. Практически все они уступали Ме-109F в максимальной скорости на малых и средних высотах. МиГ и ЛаГГ были к тому же недостаточно маневренны. Штатное вооружение МиГ-3 было слабым, а довооружение его пулемётами БС и ракетными снарядами утяжеляло самолёт и ухудшало его маневренные характеристики ещё больше. Советские истребители имели шансы лишь против Me-109E, однако число последних неуклонно сокращалось. Характерно, что до конца 1941 г. немцы даже не интересовались типами советских самолётов. Так наименование ЛаГГ-3 впервые встречается в списках побед немецких пилотов в октябре 1941. Но и после этого «лагги», «миги» и «яки» упорно именовались И-17, И-18, И-61, И-26, И-116, И-180 и т.п.
В то же время в советских ВВС по мере выхода из состояния шока начался процесс мучительного приспособления тактики к новым, непредвиденным реалиям начавшейся войны. Сперва командиры младшего и среднего звена, а затем и более начальники более высокого ранга, стали требовать отказа от трёхсамолётного звена. Раздавались даже голоса за то, чтобы предоставить истребителям большую инициативу в действиях. Однако эти голоса пока ещё были слабы и пилотам советских ВВС приходилось ещё не раз испытывать горечь поражения. Лишь огромное предвоенное численное превосходство, накопленный в 30-х гг. резервный парк самолётов и экстренные меры по развертыванию производства истребителей позволили советским ВВС выстоять, несмотря на чудовищные потери.
Тем не менее, в последующие после 22.06.1941 дни потери «стодевятых» увеличились. В первые две недели войны истребительные эскадры потеряли в боях 124 Ме-109, в последующие две недели – ещё 92. Это было вполне закономерно. Успех 22 июня был достигнут благодаря чрезвычайно выгодному для немцев стечению обстоятельств. Когда исчез фактор внезапности, а советское руководство было поставлено перед фактом начавшейся войны и не могло уже сдерживать своих военных, соотношение потерь стало менее выгодным для немцев. Хотя и теперь советские ВВС теряли в воздушных боях в 2-3 раза больше самолётов, чем противник.
Немецкие ВВС продолжали совершенствовать уже отработанные ими боевые приёмы. Пилоты Люфтваффе имели удивительную гибкость тактического мышления. На индивидуальном уровне это проявлялось в умении выстроить рисунок боя в зависимости от типа вражеского самолёта. Так, со старыми И-16 и И-153 немцы в маневренный бой старались не ввязываться, предпочитая скоростные атаки с «горок» и «косых петель». В бою с высотными «мигами» использовали маневры со снижением, затягивая их на малые высоты. ЛаГГи немцы затягивали в ближний бой на виражах и петлях, пользуясь тем, что советский истребитель быстро терял скорость. Лишь Як-1 мог представлять для «стодевятого» какую-то проблему, однако и она быстро решалася за счёт лучшей стрелковой и тактической подготовки немцев. Речь, безусловно, идёт о средних советских пилотах, поскольку и советские и немецкие асы могли драться на чём угодно против чего угодно.
На уровне штаффель-эскадрилья немцы превосходили советских пилотов в слётанности и умении взаимодействовать парами и звеньями. Уже в этот период ведущие групп распределяли функции между ведомыми пилотами, к чему в советских ВВС пришли лишь полтора года спустя. Немецкие командиры авиагрупп и эскадр умело сочетали воздушный бой с действиями пар и звеньев «охотников». Прекрасно было налажено взаимодействие всех родов авиации, а также авиации с наземными войсками. Люфтваффе было хорошо отлаженной машиной для «блицкрига», да к тому же потенциал для качественного роста не был исчерпан.
Ме-109F как нельзя более отвечал требованиям воздушной войны того периода. В нём сочетались как скоростные, так и маневренные качества. Первое делало его незаменимым для «свободной охоты», второе превращало его в опасного противника в маневренном бою. Благодаря автоматизации управления двигателем и системой охлаждения пилот управлял самолётом лишь с помощью ручки, педалей и сектора газа, что позволяло ему сосредоточиться на ведении воздушного боя. Немецкие пилоты всегда имели шанс навязать противнику свою волю и очень редко этот шанс упускали. До некоторой степени «Фриц» был «идеальным» истребителем, что и предопределило его успех.
В сентябре 1941 г. началось первое наступление немцев на Москву. Поддерживал немецкие войска на этом направлении 2-й Воздушный флот имевший к началу наступления до 950 самолётов, в том числе до 250 одно- и двухмоторных истребителей. Немецкое наступление поддерживали 4 группы JG 51, I и II/JG 52, 4 и 5./JG 53, а с начала октября St., II и III/JG 3. Немцам противостояли ВВС Западного, Брянского и Резервного фронтов, насчитывавшие до 545 исправных боевых самолётов, дальнебомбардировочная авиация (до 200 бомбардировщиков) и 6-й ИАК ПВО в составе Московского корпусного района ПВО (до 350 самолётов-истребителей). Таким образом, к началу немецкого наступления советские ВВС располагали большим количеством исправных самолётов, чем немцы, однако если немецкие силы были сосредоточены под единым командованием, то советские – распылены и разнородны. Кроме того, уровень выучки лётного состава был заметно ниже немецкого, особенно у истребителей ПВО. Поэтому с первых же дней немецкого наступления советские ВВС стали нести ощутимые потери. Пытаясь поддержать советскую авиацию, командование перебрасывало под Москву всё новые и новые части ВВС, однако добиться перевеса над немцами не удавалось из-за тяжёлых потерь.
Немецкое наступление началось 30.09.1941. Благодаря «удачным» действиям командующего Западным направлением С.М.Будённого уже ко 2.10.1941 оборона советских войск была прорвана. Резервов в тылу фронтов не было и единственным средством задержать немецкие танки была авиация. Против мотомеханизированных колонн Вермахта была брошена авиация Брянского, Западного и Резервного фронтов и 6-я резервная авиагруппа Ставки Верховного Главнокомандования. В первые три дня наступления немецкие истребители имели немного работы. Советская авиация вновь была застигнута врасплох. Общее количество сбитых 30.09-3.10 советских самолётов на московском направлении не превышало 10. Но с 3-4 октября интенсивность боёв возрастает. Уже 4.10 на счета немецких истребителей были занесены 26 советских самолётов. Лидером дня оказался оберфельдфебель Эрвин Саллвиш из St/JG 27, сбивший 4 самолёта. Эрбо граф фон Кагеннек сбил 3 советских истребителя и бомбардировщика. Успешно действовал в Подмосковье командир JG 3 майор Гюнтер Лютцов. Несколько раз он добивался кратных побед в течении одного дня. 8.10 немецкий пилот заявил об уничтожении 5 советских бомбардировщиков. 12.10 он сбил 2 Пе-2, а 24.10 в вылетах на «свободную охоту» уничтожил 3 И-16. Один из советских истребителей стал 100-й победой немецкого аса и он стал вторым истребителем в Люфтваффе, достигшим этого рубежа. На следующий день жертвами Лютцова стали 3 Ил-2. 25 побед в битве под Москвой добился пилот 9/JG 51 оберфельдфебель Эдмунд Вагнер. 12.11 он сбил советский истребитель, который стал 57-м на его боевом счету. Однако на следующий день перспективный немецкий лётчик погиб в бою с Пе-2. Значительных успехов добились другие «эксперты» JG 51 – лейтенант Г.Штрелов, лейтенант Б.Галлович, оберфельдфебель А.Боршерс. Всего же до 5.12.1941 немецкие пилоты заявили об уничтожении не менее 350 советских самолётов.
Однако несли потери и немцы. К началу советского наступления на московском направлении осталось лишь 615 боевых самолётов. Помимо боевых потерь с московского направления в конце сентября была переброшены на Средиземноморье St. и II/JG 27, а в начале декабря – и III группа эскадры. Численность же советских ВВС благодаря постоянной мобилизации резервов и переброски частей с Дальнего Востока практически не уменьшилась и составляла до 1300 боевых единиц (762 в ВВС Московского военного округа, 177 в ВВС Западного фронта и 352 в составе 6-го ИАК ПВО). В Люфтваффе же наступил «упадок сил». Зимняя непогода сковала действия немецкой авиации. Более половины самолётов были небоеспособны и советская авиация на короткий срок перехватила инициативу.