Штурмовая авиация имела главную задачу не дать противнику вырваться из котла в направлении Вознесенска и Николаева. С рассвета и до темноты в крайне сложных метеоусловиях штурмовики группами от четырех до десяти самолетов и парами "охотников" наносили удары по окруженному противнику. Они отрезали пути отхода, разрушали переправы через водные рубежи, вовремя приходили на помощь пехоте.
12 марта летчики 951-го штурмового полка коммунисты капитан П. Н. Зубко и лейтенант Иютин вылетели на штурмовку танков противника. Неожиданно ухудшилась погода. Начался сильный снегопад, видимость уменьшилась до 500 м. Летчики продолжали полет на высоте 100 м и менее. Обойдя район снегопада, они обнаружили цель и обрушили на нее противотанковые бомбы. В результате бомбового удара и последующей штурмовки было уничтожено два танка, бензоцистерна и до десяти гитлеровцев.
На следующий день штурмовики-разведчики 237-го авиаполка старший лейтенант Н. А. Соболев и младший лейтенант И. Т. Журба подтвердили сведения о том, что противник в районе западнее Березнеговатого сосредоточивает силы, готовясь прорвать кольцо, окружения. Командующий воздушной армией генерал В. А. Судец принял решение штурмовым ударом сорвать планы врага. Первыми ушли на задание штурмовики лейтенант Б. Г. Кандыбин, младшие лейтенанты А. Н. Грязнов, Г. П. Жученко, А. Н. Бражников. Едва группа закончила штурмовку, как над целью появилась девятка Ил-2 под командованием старшего лейтенанта Н. А. Соболева. Точными бомбовыми ударами летчики обескровили вражескую группировку и этим сорвали ее попытку вырваться из котла.
Успешно громили артиллерийские и минометные позиции, вражеские колонны войск и техники штурмовики, которых водил в бой капитан И. Данильченко.
Наши штурмовики всегда работали в тесном взаимодействии с наземными войсками. Они вовремя приходили на выручку пехоте или вместе с нею громили отступающего врага. Однажды противник просочился через неплотное кольцо окружения и пытался переправиться через реку Ингул на западный берег в районе населенного пункта Христофоровка. В воздух были подняты штурмовики. В результате серии ударов противник был рассеян. После воздушных налетов расчлененную, деморализованную колонну гитлеровцев полностью уничтожили пехотинцы.
Истребительная авиация выполняла задачи по прикрытию, крупной подвижной группы советских войск, которая проникла в глубокий тыл врага и этим самым содействовала завершению окружения фашистских войск. Помимо своей основной задачи истребители штурмовали войска и технику противника.
Весьма эффективно работали летчики 288-й, 11-й гвардейской дивизий, а также истребители 164-го и 31-го авиационных полков 295-й дивизии. Однажды пара "яков" прикрывала с воздуха войска подвижной группы. Низкая облачность прижала истребители к земле. Внизу на большой скорости двигались наши танки, готовясь нанести новый удар по окруженному врагу. Вдруг лейтенант А. Н. Твердохлебов заметил ФВ-189, который подходил к колонне наших войск. Твердохлебов, резко развернув свой самолет, настиг "раму", зашел ей в хвост и меткой очередью сбил ее. В этот же день старший лейтенант А. И. Колдунов и его ведомый уничтожили еще один ФВ-189.
Чтобы помочь окруженной группировке войск, гитлеровское командование решило использовать транспортную авиацию для доставки боеприпасов и горючего. Десятки тяжело нагруженных Ю-52 в сопровождении истребителей направились в район Снигиревки. Однако советские истребители пресекли попытку врага создать "воздушный мост". Десятки "юнкерсов" нашли свою могилу на украинской земле. В этих боях особенно отличились капитан Н. И. Горбунов, младшие лейтенанты Л. П. Капустянский и К. С. Кабанов.
Бомбардировщики массированными ударами уничтожали скопление войск и техники противника на небольшом удалении от переднего края обороны, а также разрушали переправы через водные рубежи.
В этой операции советская авиация действовала на всю оперативную глубину обороны врага, на промежуточных рубежах и по основным коммуникациям и рокадам участка фронта.
К исходу дня 16 марта окруженная вражеская группировка была разгромлена. Лишь часть немецких войск, воспользовавшись разрывами в боевых порядках конно-механизированной группы, сумела прорваться к Николаеву и за Южный Буг, бросив при этом почти все тяжелое вооружение и транспорт. В сообщении Совинформбюро от 18 марта говорилось, что войска 3-го Украинского фронта за период боев с 6 по 16 марта 1944 г. фактически полностью разгромили 6-ю немецкую армию.
Преследуя отступающего врага, войска центра и левого крыла фронта 16 - 20 марта вышли к Южному Бугу и на подступы к Николаеву. Войска 57-й и 37-й армий, действовавшие на правом крыле фронта, прорвав оборону гитлеровцев, освободили крупный узел железных дорог Долинскую и к 19 - 20 марта вышли к Южному Бугу восточнее Вознесенска. Наступление советских войск активно поддерживалось авиацией 17-й воздушной армии.
Враг стремился уйти за водную преграду и на ней организовать прочную оборону. Перед авиацией теперь встала задача с воздуха громить отступающие фашистские войска, преградить военной технике противника и эшелонам с награбленным имуществом путь на запад.
Летчики 449-го бомбардировочного полка наносили методические удары днем и ночью. В условиях весенней распутицы гитлеровцы старались вывезти боевую технику и военное имущество по железным дорогам, но это им не удавалось: их держали под ударами с воздуха опытные бомбардировщики. Самоотверженно работали летчики-ночники, делая за ночь по нескольку вылетов. Только в ночь на 16 марта экипажи Е. А. Мясникова, М. Л. Клетера, Ю. Я. Фридмана и Д. С. Егоркина уничтожили пять вражеских эшелонов.
17 марта выдался погожий день. На аэродромах 305-й авиадивизии с раннего утра шла напряженная работа. Штурмовики группами уходили на боевые задания. Одну из них повел лейтенант Городников. Выйдя в заданный район, ведущий обнаружил большую вражескую автоколонну и обозы. Он развернув группу и первым устремился в атаку. За ним последовали старший лейтенант Н. П. Быков, младший лейтенант Г. П. Жученко, лейтенант Б. Г. Кандыбин, младший лейтенант А. Н. Бражников. Осколочные бомбы накрыли скопление техники и живой силы врага. Отважные летчики сделали шесть заходов и нанесли противнику большой урон.
Так, день за днем летчики воздушной армии громили отступающего врага, лишая его возможности уйти за Южный Буг, вывести туда технику и вооружение.
22 марта развернулись ожесточенные бои за город и крупную железнодорожную станцию Вознесенск на Южном Буге. Гитлеровцы оказали упорное сопротивление советским войскам. Чтобы сломить его, не дать врагу вывести свои войска за водный рубеж, советские летчики нанесли массированные удары с воздуха по огневым позициям противника в пригородах и скоплению боевой техники на железнодорожной станции. Действия бомбардировщиков надежно прикрывались истребителями.
Старший лейтенант Г. Черный, который участвовал в этих налетах, позже вспоминал:
"Наша группа шла на высоте 500 м. Облачность мешала набрать большую высоту, и я решил нанести удар, идя под облаками. Подготовив расчетные данные для бомбометания, выбрал наивыгоднейшее направление на цель. На путях стояли эшелоны, было много техники и немцев: очевидно, шла погрузка. Чтобы достичь большего эффекта, я для каждой отдельной цели выбрал момент и сбрасывал на каждую по одной бомбе. Когда входные стрелки подошли к перекрестию прицела, сбросил первую бомбу. Таким же путем по одной бомбе положил на эшелоны, по скоплению автомашин, в станционные сооружения. Остальные экипажи осуществляли бомбометание по сигналу ведущего. Это дало хорошие результаты.
Сделав разворот для следования на свой аэродром, мы наблюдали горящие вагоны. Вся станция была окутана дымом, который был виден на 20 км. Несколько взрывов были настолько сильными, что самолеты подбрасывало.