Относительно действий авиации советские ВВС добились основных результатов своей боевой работы в начале операции, то есть тогда, когда им практически не препятствовал противник. Так, за время с 3 по 8 августа советские 2, 5 и 17-я воздушные армии произвели свыше 13 тыс. самолето-вылетов (в среднем более 2 тыс. самолето-вылетов в день), из которых до 8 тыс. самолето-вылетов было осуществлено с целью уничтожения живой силы и техники противника на поле боя в интересах наземных войск[1138]. При этом 5-я ВА совершила 4924 самолето-вылета в первые четыре дня сражения, что составило около 33,6 процента от общего количества вылетов за 21 день операции[1139].
При этом, по мнению В. Горбача[1140], несмотря на опыт, полученный в ходе Орловской наступательной операции, командованию советских ВВС не удалось решить задачу по изоляции района наступления 1-й и 5-й гвардейской танковых армий от притока вражеских резервов и подкреплений. Удары по вражеским коммуникациям, организованные с 4 августа частями и соединениями 17-й ВА, чтобы воспрепятствовать переброске войск противника из состава немецких 1-й танковой и 6-й армий, оказались малоэффективными вследствие недостаточности задействованных сил. Действия советской авиации по коммуникациям ГА «Юг» стали более или менее планомерными только в тот момент, когда немецкие танковые дивизии уже вышли из Донбасса и с Изюм-Барвенковского направления в район северо-западнее Харькова, образовав там новую линию обороны. После этого дальнейшее развитие боевых действий на Богодуховском направлении было отмечено активизацией боевой работы германской авиации, обеспечивавшей ежедневно в среднем около 1 тыс. самолето-вылетов. Одновременно германское командование усилило истребительную авиацию в районе Богодухова, что позволило немцам завладеть здесь инициативой в воздухе и усилиями летчиков-экспертов практически лишить боеспособности советский 10-й иак. Со своей стороны в период кризиса под Богодуховом командование ВорФ и 2-й ВА распылило свои силы, стремясь обеспечить развитие наступления по разным направлениям, хотя имеющихся возможностей для этого явно не хватало в связи с относительно небольшим боевым составом 2-й ВА. В течение семи суток, когда происходило отражение контрудара немцев на Богодухов, 2-я ВА произвела 3722 самолетовылета, из которых в районе вражеского контрудара всего 1340, поскольку значительная часть усилий воздушной армии была направлена на выполнение другой задачи – поддержку наступления 40-й и 27-й армий и срыв сосредоточения группировки противника на Ахтырском направлении[1141].
Всего с 3 по 25 августа 2-я ВА обеспечила 15 027 самолето-вылетов (в том числе более половины – 8744 – было выполнено по боевым порядкам войск противника, а 3156 и 2570 соответственно – на прикрытие наземных войск и ударной авиации); 5-я ВА с 3 по 23 августа организовала 12 172 самолето-вылета[1142]. Таким образом, в ходе Белгородско-Харьковской наступательной операции советская фронтовая авиация совершила около 27 тыс. самолето-вылетов. В этот же период германская авиация 4-го ВФ совершила примерно 20 тыс. самолето-вылетов в полосе боевых действий немецкой 4-й ТА и оперативной группы «Кемпф» (8-й полевой А). Однако, несмотря на превосходство по числу самолето-вылетов за счет большего количества машин, эффективность боевой работы советской авиации оставалась на низком уровне.