Утром 3 октября в Подмосковье шел дождь и стояла довольно плотная дымка. Но к обеду видимость значительно улучшилась. Немецкие разведчики совершали полеты в основном над линией фронта и ближним советским тылом до линии Ржев – Вязьма – Орел. При этом в районе Ржева в небе были впервые замечены истребители ВГ-109. В 15.40 по берлинскому времени KGr.100 «Викинг» совершила налет на аэродром Орел, сбросив на него фугасные и осколочные бомбы (уже тем же вечером в город, где по улицам еще ходили трамваи, неожиданно ворвались немецкие танки). В районе цели «Хейнкели» были безуспешно атакованы двумя истребителями ВВС Брянского фронта.
6-й иак выполнил в течение дня 391 вылет, в основном над тыловыми объектами. Только «Чайки» из 120-го иап патрулировали непосредственно в районе линии фронта к северо-западу от Вязьмы. Летчики доложили о 6 воздушных боях и 3 сбитых самолетах. Для сравнения, ВВС Западного и Резервного фронтов в этот день выполнили в общей сложности 487 вылетов, заявив о 10 сбитых самолетах. Но абсолютное большинство вылетов пришлось на штурмовые и бомбовые удары по немецким войскам. Также были нанесены удары по аэродромам Боровское и Шаталово.
Без каких-либо подробностей немцы сообщают о потере в этот день вместе с экипажем Не-111Н-5 W.Nr. 3643 «1T+DK» из 2-й эскадрильи KG28. Возможно, торпедоносец снова участвовал в налете на Москву. Во всяком случае, в 00.55 части 1-го корпуса ПВО зафиксировали (по звуку) в зоне огня зенитной артиллерии два неопознанных самолета. Полки вели заградительный огонь (также по звуку), израсходовав около 1000 снарядов. Над городом стояла сплошная облачность и дул порывистый ветер, сорвавший сразу 120 аэростатов заграждения, из которых потом удалось разыскать только 35. Прожекторы из-за нулевой видимости не включались. Видимо, из-за этого экипажи «Хейнкелей» снова не смогли обнаружить ненаблюдаемую визуально цель. Командование 2-го воздушного флота, по всей вероятности, считало, что такие спецы, как летчики 28-й эскадры, найдут ее в любую погоду…
В этот день Гитлер выступил с речью по радио по поводу начала третьей зимней кампании. Среди прочего он заявил, что уже 48 часов на Восточном фронте проводится «гигантское наступление». Также фюрер сказал, что не нападал на СССР, а нанес лишь «превентивный удар», а сейчас – под Москвой – он будто бы ведет оборонительную войну в интересах всей Европы.
В течение 4 октября силы люфтваффе бомбили и штурмовали советские войска, базы снабжения, железнодорожные узлы и эшелоны в районе Сычевки, Вязьмы, Занозной, Сухиничей, Калуги и Медыни. Собственно, нарушение железнодорожных перевозок с целью, с одной стороны, не допустить своевременного подвоза резервов и снабжения к линии фронта, а с другой – затруднить эвакуацию, были одной из основных задач, поставленных бомбардировочной авиации во время операции «Тайфун». Атака указанных целей производилась на широком фронте от станции Бологое до Курска. Например, KGr.100 «Викинг» утром совершила налет на железнодорожный узел и аэродром Курск. Некоторые бомбардировщики и разведчики пролетали совсем близко к Москве. Как следует из немецких документов, главной целью аэрофотосъемки была железная дорога Ярцево – Вязьма – Москва, на которой было выявлено большое количество стоящих поездов. При этом причину загруженности участка определить не удалось. Штурмовики Ju-87 из I. и III./StG2 «Иммельман» совершили 152 вылета, атакуя советские войска в районе Белый – Сычевка – Вязьма, потеряв при этом 3 самолета.
Боевая работа 6-го иак распределилась следующим образом. Як-1 из 11-го иап и МиГ-3 из 16-го иап прикрывали западные подступы к Москве, выполнив по 24 и 21 вылету соответственно. «Ишаки» и МиГи из 27-го полка патрулировали над железнодорожными мостами и плотиной Московского моря (33 вылета). Две эскадрильи МиГ-3 из 34-го иап, базировавшиеся в Тушино, патрулировали в районе Москвы. Тяжелые истребители Пе-3 из 95-го иап в основном патрулировали над железнодорожными перегонами Малоярославец – Сухиничи и Вязьма – Тихонова пустынь. 5 «пешек» в сопровождении 10 МиГ-3 из ржевской эскадрильи 34-го полка и группы И-16 из 495-го иап нанесли удар по немецким танкам к югу от Белого, сбросив на них 4,2 тонны бомб. После этого они развернулись и со второго захода обстреляли танки и бронемашины из бортового оружия. В данном случае Пе-3 действовали аналогично немецким истребителям-бомбардировщикам ВТ-110. Понятно, что подобная тактика была чревата большими потерями. Сразу 3 наших двухмоторных истребителя пропали без вести.