Чтобы завоевать господство в воздухе, необходимое для проведения операции «Морской лев», Люфтваффе с 9 июля 1940 года начали массированное наступление на Англию, постепенно наращивая удары. Первоначальной целью были прибрежные конвои и порт Дувр, но постепенно география и цели бомбардировок расширились.
1 августа 1940 года Гитлер издал директиву № 17 «О ведении воздушной и морской войны против Англии». Там говорилось: «С целью создания предпосылок для окончательного разгрома Англии я намерен вести воздушную и морскую войну против Англии в более острой, нежели до сих пор, форме. Для этого приказываю:
1. Германским военно-воздушным силам всеми имеющимися в их распоряжении средствами как можно скорее разгромить английскую авиацию…
2. По достижении временного или местного превосходства в воздухе продолжать действия авиации против гаваней, особенно против сооружений, предназначенных для хранения запасов продовольствия… Налеты на порты южного побережья производить с учетом запланированной операции в возможно меньшем масштабе…
3. Усиленную воздушную войну вести таким образом, чтобы авиация в любой момент могла быть привлечена к поддержке операций военно-морского флота… Кроме того, она должна сохранить свою боеспособность для операции „Морской лев“.
4. Терроризирующие налеты в качестве возмездия остаются в моей компетенции».
Новое наступление предполагалось начать уже 5 августа, но реально массированные удары начались после 15 августа.
Для битвы за Англию Люфтваффе располагали 929 истребителями, 875 бомбардировщиками и 315 пикирующими бомбардировщиками в составе 2-го и 3-го воздушных флотов, базировавшихся в Северной Франции, Бельгии и Голландии, и 123 бомбардировщиками и 34 истребителями 5-го воздушного флота в Норвегии. Британские королевские ВВС могли выставить лишь 700 истребителей и 500 бомбардировщиков. Однако у англичан было одно решающее преимущество. Их самолеты действовали с аэродромов в Южной Англии и могли быстро возвращаться на базы для пополнения запасов горючего и боеприпасов, совершая таким образом по несколько вылетов в день. Германские же самолеты действовали на пределе своего радиуса и не могли делать ежедневно более одного вылета. Кроме того, подбитые британские самолеты имели гораздо больше шансов дотянуть до своих баз, чем германские, многие из которых падали на обратном пути в воды Ла-Манша. Также и британские летчики, спасшиеся со сбитых машин на парашюте, как правило, возвращались в строй, тогда как их немецкие коллеги отправлялись до конца войны в лагеря военнопленных. Британские «спитфайеры» были не хуже немецких Me-109, а большие потери опытных летчиков Люфтваффе быстро уравняли позиции сторон и в сфере уровня боевой подготовки пилотов. Англичанам также очень помогли радары. Как только немецкие самолеты поднимались в воздух с аэродромов в Западной Европе, радары уже на дистанции 200 км обнаруживали их и очень точно определяли курс полета, так что английские истребители уже поджидали их перед целями.
12 августа налетам подверглись британские радары, но лишь один из них оказался серьезно поврежден. 13 и 14 августа 1500 машин Люфтваффе бомбили английские аэродромы, но результат оказался совершенно ничтожен. Было уничтожено всего 13 английских самолетов при потере 47 немецких. 15 августа 800 самолетов бомбили южное побережье Англии. Рассчитывая, что все силы британской истребительной авиации были стянуты туда, 100 бомбардировщиков в сопровождении 34 истребителей — двухмоторных Ме-110 5-го флота — попытались атаковать восточное побережье, но были перехвачены семью эскадрильями «харрикейнов» и «спитфайеров», которым тяжелые Ме-210 не могли противостоять из-за худшей маневренности и меньшей скорости. Англичане потерь не понесли, а немцы лишились 30 машин. А на юге Англии в этот день немцы потеряли 75 самолетов против 34 английских. Отсутствие у немцев тяжелых стратегических бомбардировщиков ограничивало бомбовую нагрузку и заставляло вести преимущественно прицельное бомбометание с малых высот, что делало бомбардировщики уязвимыми для средств ПВО.
24 августа Люфтваффе переключились на уничтожение секторных станций — подземных центров управления, наводящих самолеты на цели. С этого дня и вплоть до 6 сентября удары наносились главным образом по объектам британских ВВС. Пять передовых аэродромов истребительной авиации на юге Англии были основательно разрушены, а шесть из семи ключевых секторных станций подверглись ожесточенной бомбардировке. До 6 сентября англичане потеряли 295 самолетов и 103 летчика. Еще 170 машин были повреждены. Немцы — 385 самолетов, включая 214 истребителей. Затем Люфтваффе переключились на бомбардировки Лондона. Это рассматривалось как непосредственная подготовка вторжения. Расчет был на то, что массированные налеты вызовут панику в британской столице и беженцы забьют дороги, ограничив возможности по переброске британских войск для отражения германского десанта. Вечером и ночью 7 сентября Лондон бомбили 625 бомбардировщиков и 648 истребителей. Было убито 842 человека и ранено 2347. Британские истребители этот налет прозевали, и потери Люфтваффе были ничтожны. Но дневной налет на Лондон 15 сентября закончился катастрофой. 200 бомбардировщиков, которых сопровождали 600 истребителей, попали под атаки «спитфайеров» и «харрикейнов», наведенных с помощью радаров. Было сбито 56 немецких самолетов, включая 34 бомбардировщика. Англичане потеряли 26 самолетов. После этого немцы перешли исключительно к ночным налетам на Лондон, но они имели уже только моральное, а не стратегическое значение, поскольку операция «Морской лев» была отложена на неопределенный срок.