10 августа войска фронта перешли в наступление, имея задачу прорвать оборону немцев и развивать наступление в направлении на Тарту.
В плане оперативного использования авиации мы распределили силы таким образом, что часть их была нацелена на разрушение оборонительных сооружений, а другая — на подавление артиллерии как на поле боя, так и в глубине обороны. Штурмовики подполковника Подмогильного и полковника Полушко, действуя на двух различных участках прорыва, непрерывными ударами с воздуха должны были подавить артиллерию, помешать манёвру тактических резервов противника на поле боя и уничтожать подходящие резервы. В ночь, предшествовавшую началу наступления, самолёты «По-2» своими ударами изнуряли немцев.
Лётчики хорошо справились со своими задачами. Авиация совместно с артиллерией пробила во вражеской обороне достаточно широкую брешь, в которую устремилась пехота. Поддержанные с воздуха, войска фронта быстро развили успех первого дня наступления.
Если до этого времени истребители, прикрывавшие войска, не ощущали активности вражеской авиации, то сейчас число воздушных боёв резко возросло. Несмотря на то, что противник значительно усилил свои ВВС, хозяевами неба оставались наши истребители. В этот период в 133 воздушных боях наши лётчики сбили 174 самолёта.
Слава о воздушных боях некоторых лётчиков прогремела на весь фронт. Широкую известность приобрёл бой капитана Сидоренкова. В паре с младшим лейтенантом Ведерниковым на «Ла-5» он вёл разведку в районе Валга. Лётчики уже возвращались домой, когда они заметили, что свыше 50 самолётов «Ю-87» и «ФВ-190» тремя группами направлялись к линии фронта. Сидоренков по радио приказал своему ведомому итти на аэродром и передать разведывательные, данные, а сам вступил в бой с вражескими бомбардировщиками. Выскочив из-за облаков, он врезался в ведущую группу «Ю-87» и с короткой дистанции зажег самолёт командира. Уйдя в облака, он затем вновь вынырнул оттуда и вторично атаковал противника, сбив замыкающего следующей группы. Действуя таким образом, капитан Сидоренков на глазах пехотинцев сбил четыре самолёта. Лётчику было присвоено звание Героя Советского Союза.
Успех нашего наступления на участке Тарту угрожал расчленением всей северной группировки немецкой армии. Противник решил любой ценой остановить наше наступление. Разведка вскрыла переброску на этот участок из Риги вновь сформированной танковой группы. Свежие силы с хода бросались в контратаки. Только за 10 дней против войск генерала Романовского противник предпринял 10 контратак.
В эти дни напряжённых боёв все силы нашей авиации были направлены на отражение контратак немцев. И здесь решающую роль сыграли удары с воздуха по артиллерии на огневых позициях и по резервам противника на основных коммуникациях. В частности, очень эффективными были наши удары по переправам через реку Эма-Иыги.
Успех отражения вражеских контратак во многом зависел от инициативы командиров групп, так как обстановка подчас складывалась самым неожиданным образом. Мы имели много случаев проявления разумной инициативы командирами групп «Ил-2». Когда Герой Советского Союза Данильченко после удара по артиллерии на огневых позициях обнаружил на соседнем участке батареи миномётов, он сам решил атаковать их и по радио нацелил на эти батареи всю группу. Когда капитан Глазунов во главе 12 «Ил-2», нанеся удар по вражеской технике близ Тарту, заметил 18 «Ю-87», то он, не дожидаясь приказа с земли, принял дерзкое решение — атаковать бомбардировщиков. И в момент выхода «Юнкерсов» из пикирования «Ильюшины» попарно сверху сзади атаковали их. Бомбардировка наших войск была сорвана. При этом Глазунов сбил один «Ю-87».
Для более тесного взаимодействия с наземными войсками и более оперативного управления авиацией в условиях быстро меняющейся обстановки авиационные командиры перешли с КП стрелковых корпусов на КП стрелковых дивизий. Это приближение авиационного командира к линии фронта самым положительным образом сказалось на гибкости управления авиацией над полем боя. Информация о наземной обстановке стала значительно более оперативной.
Ожесточённые бои на этом участке закончились полной победой войск 3-го Прибалтийского фронта. Наши войска заняли Тарту.
Завоёванное нами господство в воздухе мы прочно удержали и в последующей операции, когда войска фронта, перегруппировав силы и подтянув необходимые резервы, форсировали реки Эма-Иыги и Гауя и прорвали сильно укреплённую, глубоко эшелонированную оборону немцев под Валгой. Как известно, развивая успех наступления, наши части овладели важнейшими опорными пунктами противника — Валга, Руйена, Валмиера, Цесис — и вышли на побережье Рижского залива, освободив более 4 тыс. населённых пунктов.