В боевом составе 16-й воздушной армии к началу этой операции было 740 самолетов, в том числе 183 дневных и 130 ночных бомбардировщиков, 150 штурмовиков, 263 истребителя и 14 разведчиков.
Освобождение Левобережной Украины в полосе среднего течения Днепра возлагалось на войска Центрального, Воронежского и Степного фронтов, в состав которых входили 16, 2 и 5-я воздушные армии, имевшие 1450 самолетов. У немцев в этой полосе насчитывалось 900 самолетов. Таким образом, наша авиация превосходила гитлеровскую.
26 августа войска левого крыла Центрального фронта перешли в наступление. Сразу же после артиллерийской подготовки, в 8 час. 40 мин., наша авиация нанесла мощный удар с участием 407 бомбардировщиков и штурмовиков под прикрытием истребителей по объектам поля боя и глубины вражеской обороны с целью уничтожения штабов и нарушения управления, подавления артиллерии и поражения живой силы и боевой техники. В течение дня было нанесено еще два сосредоточенных удара: в 13 час. силами 331 самолета и в 16 час. 25 мин. с участием 290 самолетов. В промежутках между ними производились вылеты отдельных групп на штурмовку войск противника. К исходу дня войска фронта при активной поддержке авиации прорвали оборону противника.
В первый день наступления 16-я воздушная армия произвела 1540 самолето-вылетов, из них на бомбардировку и штурмовку вражеских войск — 963.
В последующие дни противник начал спешно подтягивать резервы и неоднократно переходил в контратаки. Борьба приняла ожесточенный характер. 27 августа 2-я танковая армия во взаимодействии с соединениями 65-й армии овладела городом Севск.
27 и 28 августа авиасоединения армии сосредоточенными и эшелонированными ударами штурмовиков и бомбардировщиков непосредственно перед наступавшими войсками фронта и в глубине расположения противника уничтожали его живую силу и боевую технику, а также препятствовали переброскам резервов к фронту. Авиасоединения армии в эти дни оказали ощутимую поддержку нашим войскам, о чем свидетельствует следующий отзыв:
«Командующему 16-й ВА генерал-лейтенанту авиации Руденко. В период тяжелых наступательных боев по овладению г. Севск и разгрому немецко-фашистских войск, подходивших из глубины и действовавших против 2-й ТА, мы получили большую помощь от наших соколов. Своевременные и мощные удары штурмовиков и бомбардировщиков помогли нам сорвать планы врага. От лица танкистов Военный совет благодарит вас, вашего ближайшего помощника — начальника штаба генерал-майора авиации Брайко, командиров соединений, летный и технический состав.
Авиация оказывала поддержку нашим войскам и при отражении контратак противника. Так, в другом документе командующего 2-й танковой армией указывалось: «Мощные штурмовые удары нашей авиации по контратакующей пехоте с танками в районах Заулье, Чемлыж, Коростовка и Борисово 27 и 28 августа во многом содействовали отражению контратак противника».
Об эффективных действиях штурмовиков 299-й шад также свидетельствовал следующий отзыв: «В результате успешных авиационных налетов было подавлено значительное количество батарей противника, отдельных орудий и пулеметов, что обеспечило овладение дивизией оборонительной полосой, населенными пунктами Михайловский, Пушкинский и сильным узлом обороны у высоты 215,4. Дивизия, благодаря авиационной поддержке, продвигается вперед. Авиацией подавлено не менее десяти артиллерийско-минометных и трех зенитных батарей противника, уничтожено и рассеяно до двух батальонов пехоты. Отзыв пехоты о действиях штурмовой авиации — отличный. Пехотинцы, танкисты и артиллеристы благодарят наших соколов за отличную поддержку. Личный состав 149-й сд шлет горячий привет всему летному составу 299-й шад. Командир 149-й сд полковник Орлов, начальник штаба подполковник Смигин».
С 20 по 31 августа летчики 16-й воздушной армии выполнили 6153 самолето-вылета, провели 48 воздушных боев и сбили 53 самолета противника.