Первой операцией, в которой массированно применялись ВВС РККА, в т.ч. штурмовики, стали удары по войскам Гудериана, двигавшегося на юг, чтобы окружить советские войска под Киевом.
27 августа командующий ВВС ген-полковник Жигарев получил приказ провести в период 29 августа - 4 сентября воздушную операцию с целью разгрома танковой группы Гудериана в р-не Почеп-Стародуб-Новгород-Северский-Шостка.
К участию в операции привлекались 11, 60, 61 сад, 24 сбап (Брянский фронт), 10, 12, 38 сад (Резервный фронт), 1я резервная авиагруппа, а также 42, 52 дбад из резерва Ставки.
Главной ударной силой являлись штурмовики. Сталин требовал "бомбить коонны противника непрерывно, волна за волной, весь день с утра до темноты". Командиры штурмовых полков получили приказ наносить удары группами по 6-9 самолётов.
Налёты начались на рассвете 30 августа, при этом широко использовались зажигательные ср-ва: гранулированный фосфор, смесь типа С-4, ампулы АЖ-2, наполненные самвоспламеняющейся жидкостью "КС", представлявшей собой сплав фосфора и серы с очень низкой температурой плавления.
Всего в течение 30 и 31 августа штурмовики 66-го, 217-го, 218-го, 237-го и 245-го шап совершили 130 самолётовылетов, атакуя колонны Гудериана. По сводкам штаба Брянского ф. и оперативной группы ВВС КА, в общей сложности были уничтожены и повреждены до 90 танков, ок. 20 бронемашин, до 670 автомашин и взорван склад боеприпасов. При этом суммарные потери пяти полков составили 18 Ил-2, или 29% от их общей численности к началу воздушной операции.
Приведенные выше данные о результатах штурмовых атак представляются, мягко говоря, завышенными. Следует учесть, что фотоконтроль отсутствовал и донесения об эффективности штурмовок составлялись лишь на основе рапортов пилотов.
В немецких танковых дивизиях образца 1941г. насчитывалось от 147 до 209 танков различных типов. Т.о. получается, что за два дня Ил-2 ВВС Брянского и Резервного фронтов, а также 1й РАГ, смогли вывести из строя примерно половину танков целой дивизии. Это должно было непосредственным образом сказаться на темпах немецкого наступления. Однако ничего подобного не произошло.
Несмотря на победоносные донесения об уничтоженной техники и живой силе врага, воздушная операция против 2ТГ завершилась неудачей. Части Гудериана как ни в чём не бывало двигались вперёд и переправившись на восточный берег Десны, 1 сентября достигли сектора Новгород-Северский-Собычь-Шостка-Воронеж (посёлок в 10 км южнее Шостки). К 10 сентября немецкие танки вышли в тыл ЮЗФ, на рубеж Конотоп-Чернигов.
После того как 16 сентября ок. посёлка Лохвица танкисты Гудериана встретились с 1ТГ, в окружение попали 5, 26 и 37 армии, часть 21 и 38 армий. 19 сентября немцы вошли в Киев и через неделю окружённые войска прекратили сопротивление. Для КА это была настоящая катастрофа. Немцы объявили о сдаче в плен 665 000 солдат и офицеров, о захвате 884 танков, 3718 орудий и мономётов.