Немецкая авиация, несмотря на непогоду, также не прекращала действий, ведя воздушную разведку в районе окружения. Из вылетов 24 мая не вернулись два Не 111Н-6 из KG 55 – в этот раз снова отличились советские зенитчики. На следующий день в 5 км северо-восточнее Михайловское огнем с земли был сбит Bf 109F-4 л-та Альберта Хелма из 4./JG 3, а 26 мая KG 55 потеряла еще один Не 111Н-6, сбитый зенитным огнем.
После вынужденного перерыва, с восстановлением нормальных погодных условий, возобновила активность истребительная авиация противника. 26 мая 8 побед заявили летчики JG 3. Продолжили увеличение личных счетов и пилоты JG 52. Сбив Ил-2 и ЛаГГ-3, Баркхорн достиг планки в 15 побед, а капитан Штайнхоф из штабной эскадрильи II./JG 52, сбивший в этот день два Ил-2, перешагнул через барьер в 60 побед.
Тяжелым оказался этот день для авиации 6-й армии, особенно досталось бомбардировщикам. При выполнении задания истребителями был сбит У-2 ст.л-та Перевозчикова из 633-го НБАП, а Су-2 13-го ГвБАП, выполнявшие боевое задание в районе Петровской, также были атакованы истребителями противника. В результате были сбиты 2 Су-2 и еще один совершил вынужденную посадку на своей территории. В бою в районе Слабуновки был сбит ЛаГГ-3 командира эскадрильи 181-го ИАП ст.л-та Колоколова, а л-ту Ефименко пришлось садиться на вынужденную на поврежденном истребителе. Сел на вынужденную и л-т Шунялов после боя в районе Бригадировки. В районе Кунье был сбит И-153 л-та Матвеева из 92-го ИАП. Досталось и истребителям 512-го ИАП. После боя в районе Купянска пришлось идти на вынужденную командиру эскадрильи ст.л-ту Ивану Моторному. При посадке самолет был разбит. Получивший ранение в бою командир звена л-т Алексей Мозгов также совершил вынужденную посадку, а мл.л-т Алексей Васильев разбил самолет при попытке сесть на вынужденную.
В эти дни под Харьков начали прибывать новые штурмовые полки. 26 мая в составе ВВС ЮФ вступили в бои на Изюм-Барвенковском направлении полки 230-й ШАД подполковника С.Г.Гетьмана. С ходу брошенные в бой, штурмовики сразу понесли серьезные потери. Только в 210-м ШАП, действовавшем с аэродрома Трехизбенки, за первые три дня погибло четыре летчика. 26 мая погиб ст.л-т С.В.Корниенко, на следующий день погибли л-т ЕК.Важакин и мл.л- т Е.Г.Мыльников, а третий день боев полка был омрачен гибелью зам. к-ра эскадрильи ст.л-та Ивана Иосифовича Раубе.
Утро 27 мая началось с проведенного в 5:20 удара самолетов 4-й РАГ по аэродрому Чугуев. Шесть штурмовиков Ил-2 из 431-го ШАП под прикрытием семи истребителей Як-1 273-го ИАП, взлетев с аэродрома Копенки, совершили налет на аэродром противника, где по предварительным разведывательным данным было сосредоточено свыше 50 самолетов. Атака оказалась до того неожиданной для противника, что зенитная артиллерия открыла огонь только вдогонку штурмовикам, уходившим на свою территорию. В момент атаки взлетело 2 дежуривших Ме-109, которые были тут же сбиты советскими истребителями. В самом начале штурмовки летчики видели стоявшие перед самолетами экипажи, выстроенные для получения задачи. Заход был произведен вдоль стоянок с бреющего полета, каждый экипаж производил прицеливание индивидуально. В результате атаки штурмовики заявили об уничтожении не менее 20-25 самолетов противника разных типов.
Ввиду малочисленности бомбардировочной авиации ВВС ЮЗФ было принято решение о привлечении бомбардировщиков ВВС соседнего, Брянского фронта. Бомбардировщикам 223-й БАД (в составе 24, 138, 213 и 723-го ББАП) была поставлена задача нанести удар по танковой группировке противника в районе Изюма. Из-за большой продолжительности маршрута выделить для сопровождения истребители Брянского фронта не представлялось возможным. Воздушное прикрытие на маршруте должны были обеспечить истребители ВВС ЮЗФ. Но в назначенном районе встреча бомбардировщиков с истребителями не состоялась. Поставленная задача была выполнена, но очень дорогой ценой. На обратном пути группу бомбардировщиков атаковали три десятка Bf 109F из I./JG 52. Истребители противника безнаказанно сбивали один Пе-2 за другим. На свои аэродромы не вернулись многие, в том числе командир дивизии п-к И.К.Косенко и командир 24-го ББАП, Герой Советского Союза п-к Ю.Н.Горбко. Эскадрилья, которую вел командир полка, потеряла шесть Пе-2!
К 28 мая, несмотря на упорную оборону на земле и в воздухе, продвижение немецких групп южнее Харькова продолжалось безостановочно. Все попытки прорыва окружения закончились провалом. По немецким данным, южнее Харькова было взято 239000 пленных, еще 75000 советских солдат было убито в ходе операции. Битва под Харьковом стала одной из классических операций окружения и уничтожения обороняющихся войск. И как показал анализ, вклад люфтваффе в эту операции был довольно весомый. Полковник Герман Плохер отмечал: «На способность к сопротивлению обороняющихся войск, находящихся в окружении западнее Изюма, сильно повлияла концентрированная и мощная поддержка 4 Воздушного корпуса. Огромные потери в людях и технике обороняющихся войск были следствием почти круглосуточных воздушных атак». IV-й корпус люфтваффе заявил об уничтожении 596 советских самолетов в воздухе и 19 на земле, 227 танков, 3038 автомашин, 24 батарей полевой артиллерии, 2 батарей зенитной артиллерии, 49 орудий, 22 паровозов и 6 эшелонов. Потери самого IV-ro корпуса оцениваются в 49 самолетов.
