На аэродроме Супруну доложили, что из разведки не вернулся самолет Алексея Кубышкина. Звено Ивана Дубона, уйдя на изучение дорог, было зажато со всех сторон «мессершмиттами», на него дважды накидывалось по девять истребителей. Из этих схваток звено вырвалось, оставив где-то Кубышкина. Позже оказалось, что у его самолета была повреждена выстрелом водяная система, и Алексей, спикировав, отыскал лесную поляну, уткнулся в нее носом, сломал крыло о ствол березы.
Несколько раз подымал свои эскадрильи Супрун 1 июля. Удалось сбить четыре вражеских «мессершмитта». Один из них стал личной добычей командира полка.
Вечером Супрун приказал перебазировать самолеты полка на другие стоянки. Оставили только один поврежденный МиГ, а при нем для ремонта и охраны трех человек — механика, техника и моториста. Утром техник и моторист отыскали Супруна, доложили, что всю ночь их бомбили «юнкерсы». Из лесу кто-то пускал ракеты, наводя фашистские самолеты на аэродром. Механик с гранатой в руке бросился было в кусты за шпионом, но был скошен автоматной очередью.
По воспоминаниям командира первой эскадрильи В. И. Хомякова, в четыре дня боев было два случая, когда Степан Павлович Супрун в одиночку вел бой с шестью и четырьмя немецкими истребителями. Первый раз 15 МиГов шло сопровождать три девятки двухмоторных бомбардировщиков СБ, Степан Павлович, уйдя вперед, попал в окружение шести Ме-109. Второй раз, также вылетев на сопровождение бомбардировщиков, Супрун оказался среди четверки «мессершмиттов». В обоих случаях Супрун был уверен в себе.
— Собьют ведь, товарищ подполковник! — сказал ему на аэродроме Валентин Иванович Хомяков.
— Нет, меня не собьют! Видишь, второй раз веду бой с численно превосходящим противником, и оба раза немцы ничего со мной не смогли сделать, — отвечал Супрун.
Уверенность Супруна в своем мастерстве и новом советском самолете МиГ-3 казалась кое-кому чрезмерной.
Он лично летал в разведку, каждый раз подымался со своими летчиками в небо, ведя их на сопровождение бомбардировщиков или в схватку с фашистскими истребителями.
3 июля полк Супруна разбомбил две переправы на Березине, взорвал железнодорожный мост, разбил много вражеской техники, в этот же день эскадрильи сделали еще налет на большой немецкий аэродром, где сожгли 17 самолетов, склады с горючим и боеприпасами.
Утром 4 июля 1941 года Супрун в паре с лейтенантом Остаповым вылетел в разведку, затем дважды слетал на сопровождение бомбардировщиков. Перед четвертым вылетом подполковник Супрун подошел к инженерам эскадрильи Николаю Степановичу Павлову и Андрею Арсентьевичу Манучарову, пожал плечами и сокрушенно произнес:
— Ребята, я сегодня себя не узнаю. Вот уже вылетаю четвертый раз, а пока не сбил ни одного самолета противника.
После полудня он вновь вылетел сопровождать бомбардировщики. Затем в паре с лейтенантом Остаповым полетел на разведку боевой обстановки. Остапов заметил в небе немецкий самолет «кондор», погнался за ним и был сам сбит. Он вернулся в полк через сутки. А Супрун в разрыве облаков встретил немецкий бомбардировщик «Фокке-Вульф-200». Не разглядев из-за налетающих клочьев облаков сопровождающих истребителей, Супрун кинулся в атаку, сделал разворот влево, открыл свою грудь и был ранен пулей стрелка. С истребителя такого ранения он получить не мог! Тут же подоспели «мессершмитты». Фашисты сразу почувствовали, что имеют дело с советским асом. МиГ атаковал и поджег один немецкий самолет. Но тут и МиГ загорелся от вражеского снаряда. Напрягая силы и волю, Супрун повел свой самолет к поляне у леса и сумел посадить его, однако в последний момент взорвались баки с остатками горючего и боеприпасы. Сопровождавшие горящий самолет три «мессера», убедившись, что он объят пламенем, взмыли вверх. Но фашист, который шел сзади МиГа, дал еще очередь в затылок Супруну.
Бронеспинка, найденная на месте посадки Супруна, хранится в музее города Сумы. Следы пулевых вмятин говорят, что этой очередью немцу не удалось прошить тело Степана.
3 июля он вместе со всем личным составом двух эскадрилий слушал в лесу возле аэродрома радио — выступал Председатель Государственного Комитета Обороны, и в речи были такие слова: «Нужно немедленно предавать суду военного трибунала всех тех, кто своим паникерством и трусостью мешает делу обороны, не взирая на лица».