Пез целия двуседмичен период от 24 август до 6 септември са унищожени 295 британски изтребителя, а 171 са сериозно повредени в сравнение с общото производство от 269 нови и ремонтирани изтребители, докато загубените от Луфтвафе изтребители Ме-109 са едва половината от този брой, въпреки че то губи над 100 бомбардировача. Загубите на Луфтвафе заедно с настояванията за засилен ескорт на бом-бардировачите сега се отразяват сериозно на това, което те правят или биха могли да направят. Докато предишните дни Луфтвафе извършва по 1500 бойни полета дневно, през последните два дни на август те спадат на 1300–1400, а през първата седмица на септември не успяват да достигне 1000. През първите два месеца на битката, която се превръща във война на изтощение, Луфтвафе губи над 800 самолета, 2-ри флот на Кеселринг, който понася най-голямата тежест на офанзивата, сега разполага с около 450 годни за използване бомбардировача и 530 изтребителя Ме-109. Така в третата фаза на битката равновесието най-накрая започва да се променя в полза на Великобритания. В четвъртата фаза преимуществото става все по-категорично, тъй като усилията на Луфтвафе са насочени в друга посока. На 3 септември Гьоринг свиква в Хага ново съвещание със своите помощници и на него е потвърдено фаталното решение дневните бомбардировки да бъдат пехвърлени срещу Лондон, както настоява в началото Кеселринг, а сега се съгласява и Хитлер. За начална дата е определен 7 септември. Същевременно е разпоредено 300 бомбардировача, които са на разположение на 3-ти флот, да бъдат използвани за нощни бомбардировки. Това устройва Шперле, който винаги се е обявявал в полза на бомбардировките на кораби и пристанища и е все по-скептичен към перспективата да бъде унищо-жена британската изтребителна авиация и да бъдат извадени от строя нейни-те летища.
На 7 септември следобед една въздушна армада от около 1000 самолета на 2-ри флот — над 300 бомбардировача, ескортирани от 648 изтребителя, се отправя към Лондон, наблюдавана от Гьоринг и Кеселринг от скалите при нос Бланк Нез между Кале и Висан. Тя се издига поетапно, на солидни пластове на височина между 4000 и 5000 м, като лети на две вълни в тясно преплетени формации. Ескортиращите германски изтребители възприемат нова тактика. Единият ескорт лети отпред на височина между 7200 и 9000 м, а другият осигурява на бомбардировачите по-плътно прикритие от всички страни на разстояние само от около 280 м. Новият боен ред е труден за противодействие, обаче в този първи случай такова почти няма, тъй като в щаба на група № 11 очакват друга атака срещу по-вътрешния сектор на станциите и тъй като изтребителните ескадрили, четири на брой, са във въздуха, те са съсредоточени главно северно от река Темза. Така че пътят към Лондон е открит. Първата вълна лети право над лондонските докове, а втората — над центъра на Лондон и после обратно над Ист Енд и доковете. Попаденията не са много точни, както си мислят германците, тъй като повечето от бомбардировачите не разполагат с достатъчно време да се прицелват, но бомбитите им попадат в гъсто населения квартал Ист Енд, което е причина за многото жертви сред населението. В тази първа масова дневна бомбардировка на Лондон, която е и последната, са убити над 300 цивилни и над 1300 са сериозно ранени.
Това е една тягостна вечер за командването на изтребителната авиация. Но въпреки че повечето от ескадрилите му пристигат късно на сцената и са объркани от новата германска тактика, те успяват да свалят 41 самолета срещу 28 британски. Най-големият шок за германците е особено яростната атака на 303-та (полска) ескадрила от Нортолт.
Бушуващите пожари в Ист Енд са като насочващ фар за последвалата нощна бомбардировка и продължават от 8 часа вечерта почти до 5 сутринта. Гьоринг телефонира на жена си и тържествено й заявява, че „Лондон е в пламъци“. Липсата на съпротива кара него и много от подчинените му да вярват че британската изтребителна авиация е почти напълно изтощена. Затова на след-вашия ден той дава заповед за разширяване на района на бомбардировките над Лондон.
Междувременно струпването на шлепове в Ламанша се увеличава с всеки изминал ден и сутринта на 7 септември британското правителство отправя предупреждение за предстояща инвазия. Последвало твърде скоро след въздушното нападение, предупреждението е изтълкувано погрешно и става причина за свикването на някои спомагателни части, а камбаните на някоизапочват да бият, с което предупреждават за идването на германците. В този критичен момент поради липса на изтребители, подходящи за нощни бойни действия, защитата на Лондон и на други градове зависи главно отзенитната артилерия и прожекторите. Вечерта на 7 септември за защитата на Лондон има само 264 оръдия, но благодарение на бързите мерки, взети от Пайл, през следващите 48 часа броят им е удвоен. Освен това от нощта на 10 септември нататък той въвежда „баражна“ отбрана, като нарежда всяко оръдие да стреля колкото е възможно повече. Въпреки че точните попадения не са много, тътенът на баражния огън има не само успокоителен, но и реален ефект върху населението, тъй като принуждава бомбардировачите да летят на по-голяма височина. Кеселринг предприема втора дневна атака срещу Лондон на 9 септември следобед. Този път група № 11 е готова с 9 ескадрили изтребители, заели позиция, и е подпомогната от група № 10 и 12. Прехващанията са толкова успешни, че повечето от германските формации са разпръснати далеч преди да стигнат Лондон. Успяват да си пробият път помалко от половината бомбардировачи и почти никой от тях не успява да порази целта си.