Штурмовиков ожидали 4 Як-7б от 18-го гиап и пара от 168-го иап, которые барражировали на высотах 800-1200 м. Остальные вели воздушные бои с небольшими группами истребителей противника в других районах или уже "встали" на обратный маршрут.
В момент выхода Ил-2 в зону ожидания их пытался атаковать одиночный Fw190. Ведущий группы от 18-го гиап ст. л-т Семенов и его ведомый мл. л-т Осипенко активными действиями сорвали атаку и попытались навязать пилоту люфтваффе бой, но тот вызов не принял и ушел в сторону Брянска.
В это время пара Як-7б от 168-го иап в составе лейтенанта Проценко и мл. лейтенанта Куприенкова вступили в бой с 2 Fw190, которые также пытались атаковать Ил-2. В завязавшемся воздушном бою на виражах Проценко удалось зайти в хвост ведомому Fw190 и сбить его. Однако второй "фоккер" зашел в хвост Куприенкову. Пытаясь оторваться от преследования, Куприенков вошел в облачность. Следом за ним в облака вошел и немецкий пилот. На свой аэродром мл. л-т Н.Я. Куприенков не вернулся, и судьба его осталась неизвестной.
Пока две пары "Яков" отбивали атаки истребителей противника, вторая пара от 18-го гиап - к-н Терентьев и мл. л-т Сироткин - "подхватили ...четверку Ил-2 с цели и привели на аэродром". Остальные три Ил-2 взял под свою опеку и довел до аэродрома л-т Проценко от 168-го иап.
Согласно документам штурмовых авиаполков 224-й шад, с боевого задания вернулось только 5 экипажей: капитана А.Г. Мачнева и мл. лейтенанта Л.П. Корчагина — от 566-го шап, а также лейтенанта А. С. Коломникова и мл. лейтенантов И.С. Старченкова и И.Я. Рязанцева - от 571-го шап. Все воины были целыми и невредимыми, но их самолеты требовали серьезного ремонта. При этом все возвратившиеся экипажи в один голос утверждали, что на обратном маршруте от цели истребителей сопровождения около себя не наблюдали.
Как удалось установить по документам, ни один из возвратившихся экипажей штурмовиков вообще не проходил через район ст. Батогово. Звено Ил-2 от 571-го шап прошло примерно в 6-8 км южнее ст. Батогово в направлении населенных пунктов Рессета и Дуброва. Пара от 566-го шап уклонилась к югу от утвержденного маршрута еще дальше. В районе поселка им. Урицкого экипажи взяли курс на Бежань, а затем пошли в направлении на Михайловку, Нехочи. При этом обе группы Ил-2 на всем маршруте полета подвергались почти непрерывным атакам истребителей люфтваффе. Штурмовики 571-го шап отразили последнюю атаку противника в районе Подбужье, а экипажи 566-го шап - в районе Шалымово.
Таким образом, в результате боевого вылета для удара по аэродрому Брянск на свои аэродромы не вернулось 18 летчиков и 13 воздушных стрелков: от 571-го шап - комэск к-н И.Г. Выхор (воздушный стрелок сержант Е.Н. Ильин), мл. л-т В.И. Большаков (воздушный стрелок сержант Л.Ф. Блинов), з/комэск ст. л-т И.Н. Бараненко (воздушный стрелок сержант А.И. Ханин), старший летчик л-т М.К. Борисюк (воздушный стрелок сержант Ф.Г. Павлов), з/комэск В.Д. Привалов (воздушный стрелок сержант П.Г. Макушенко), комэск ст. л-т Ф.Ф. Ермолин (воздушный стрелок сержант А.Т. Жданов), старший летчик мл. л-т Н.Н. Сканцев (воздушный стрелок сержант М.И. Михайлов), старший летчик мл. л-т В.Ф. Муравьев (воздушный стрелок сержант М.И. Лаптев), командир звена ст. л-т В.В. Бубнов (воздушный стрелок сержант И.Ф. Кулдышев); от 566-го шап - з/комэск ст. л-т Г.И. Пепеляев, комзвена мл. л-т В.Г. Сильченко, з/комэск ст. л-т В.А. Трофимов, летчик л-т Н.П. Засыпкин (воздушный стрелок сержант А.А. Базаркин), з/комэск ст. л-т Ф.И. Рябов (воздушный стрелок сержант Ф.М. Виноградов), комэск к-н И.М. Скаредное (воздушный стрелок сержант Т.Т. Воронин), летчик сержант М.А. Никишин, летчик мл. л-т И.Г. Канаев (воздушный стрелок старшина К.И. Шульга), летчик ст. л-т Е.Н. Шулешко.
В отчетных документах штаба 224-й шад указывается, что в воздушном бою летчики и воздушные стрелки сбили три Fw190 и один "фокке-вульф" подбили. Непосредственно на аэродроме Брянск было уничтожено до 17 и повреждено до 12 самолетов противника, наблюдалось "...4 больших взрыва с пламенем высотой до 80-100 м (предположительно взорвано 4 автобензоцистерны или мелких бензохранилища), РС-82 подавлен огонь одной батареи ЗА ".
Что касается судьбы злосчастной девятки Пе-2 от 261-го бап, которую обвинили во всех бедах штурмовиков, то можно сказать следующее.
Обнаружив, наконец, аэродром Брянск, экипажи Пе-2 подошли к нему на приглушенных моторах и с высоты 3500 м нанесли бомбовый удар из-за облачности. Результатов бомбометания экипажи не наблюдали.
При отходе от цели на развороте три "фокке-вульфа" сделали попытку атаковать бомбардировщики, но истребители 18-го гиап были начеку. Лейтенант Замковский сбил один Fw190, который упал в районе Бежица. Остальные "фоккеры" "...после непродолжительного боя ушли в южном направлении".
Обходя грозовую облачность, Пе-2 вышли в район Жиздра-Зикеево, где были встречены интенсивным зенитным огнем. Первым же залпом был подбит ведущий группы к-н Гришин, который, "уходя со снижением в направлении нашей территории, был атакован истребителями противника неустановленного типа". По наблюдению наших наземных войск, из горящего самолета, идущего со снижением, выпрыгнул сначала стрелок-радист, который был убит огнем с земли, и затем на высоте примерно 100 м - к-н Гришин. Однако парашют не раскрылся, и Гришин разбился при ударе о землю. Штурман погиб вместе с самолетом.
Оставшаяся группа бомбардировщиков в районе Жиздра была атакована одной парой Fw190. При отражении атаки истребителей противника штурман к-н Шеремет сбил один "фокке-вульф".
В дальнейшем командиру звена капитану Мохину удалось вывести группу в район аэродромов Глодское и Песочинский, где экипажи "из-за ограниченности горючего произвели вынужденные посадки".
В общей сложности из 233 самолетов, участвовавших в ударах по аэродромам Брянск и Сеща днем 10 июня, не вернулось 40 самолетов: 19 Ил-2, 11 Пе-2 от 204-й бад, три Ла-5 от 2-го иак, два Як-1 от 122-го иап, 4 Як-7 от 303-й иад и один Як-1 от 309-й иад.
При этом, несмотря на значительные силы истребительной авиации, выделенные в обеспечение действий штурмовиков и бомбардировщиков, подавляющее большинство потерь воздушной армии - 95% всех потерь - пришлись на действия истребительной авиации люфтваффе. То есть истребители 1-й ВА своей задачи не выполнили.
Расследование случившегося штабом 1-й ВА показало, что столь большие потери частей армии обусловлены главным образом ошибками, допущенными при организации боевых вылетов и взаимодействия штурмовиков с прикрывающими их истребителями.
Группы штурмовиков и истребителей прикрытия, взлетая с разных аэродромов, не были собраны вместе и боевую задачу выполняли фактически независимо друг от друга, хотя полет выполняли совместно.
Сопровождающие истребители ввязывались в воздушные бои с первыми же попавшимися на пути небольшими группами и одиночными истребителями противника, "дали возможность сковать себя" и оставили штурмовиков одних.
По заданию истребители сопровождения не должны были идти на цель вместе с Ил-2, а должны были встречать их после атаки в районе сбора (лесной массив около ст. Батогово). Это "дало повод истребителям оторваться от штурмовиков и не искать с ними встречи после атаки аэродрома".
В то же время командование 1-й воздушной армии считало, что цель налетов на аэродромы противника достигнута - авиация противника подавлена. По данным штаба армии на всех аэродромах было уничтожено и повреждено до 76 самолетов противника, 8-9 точек МЗА, 4 точки ЗПУ, 4 бензозаправщика и 14 самолетов сбито в воздушных боях. Из этого числа на аэродроме Сеща уничтожено и повреждено до 30-37 самолетов, на аэродроме Брянск - 30-32 самолета и аэродроме Озерская - 10 самолетов.