В приказе от 8 июля 1941 года Гитлер потребовал "массированными налетами разрушить Москву". В директиве от 19 июля 1941 года, определявшей дальнейший план ведения войны на востоке, вновь ставилась задача развернутого воздушного наступления на столицу СССР.
Государственный Комитет Обороны СССР 9 июля 1941 года принял специальное постановление "О противовоздушной обороне Москвы".
В столице было организовано мощное прикрытие с воздуха стратегически важных объектов (Кремль, вокзалы, электростанции и др.), вокруг центра Москвы и вдоль ее западной и южной окраин аэростатными частями были созданы зоны воздушного заграждения. Почти вдвое увеличилась сеть аэродромов. Значительно возрос боевой состав истребительной авиации.
В ночь на 22 июля 1941 года более 200 бомбардировщиков фашистской авиации предприняли первый налет на Москву. Налет продолжался с позднего вечера до четырех часов утра четырьмя последовательными эшелонами и небольшими группами самолетов. Первый эшелон в составе пяти групп насчитывал до 70 самолетов.
Немцы стремились использовать внезапный характер налета, их бомбардировщики на разных высотах, с разных направлений, несколькими эшелонами пытались прорваться к центру Москвы.
С передовых аэродромов Московской зоны противовоздушной обороны были подняты истребительно-авиационные полки. При активной поддержке зенитной артиллерии советские летчики произвели 173 самолетовылета, расстроив боевой порядок противника. Многие немецкие бомбардировщики хаотично сбрасывали свой груз и поспешно уходили на запад. Всего советские летчики в ночь на 22 июля уничтожили 12 вражеских самолетов.
В тесном взаимодействии с истребительной авиацией находились зенитная артиллерия и зенитные пулеметы, которыми командовал полковник Леонид Лавринович.
Зенитчиками в ночь на 22 июля 1941 года было уничтожено в небе Подмосковья 10 гитлеровских бомбардировщиков. В целом совместными действиями авиации и зенитчиков в ночь на 22 июля 1941 года на подступах к Москве было уничтожено 22 вражеских бомбардировщика.
В результате налета в Москве пострадали 792 человека (130 убиты, 241 тяжело ранены), разрушено 37 зданий, возникло 1166 очагов пожара, повреждено 2 водовода, отдельные участки газовой и электросети, разбито до 100 км пристанционных железнодорожных путей и 19 вагонов с грузом. Несколько бомб упало на территорию Кремля, но они не нанесли существенных повреждений. Пострадали в первом налете, в основном, Ленинградский и Краснопресненский районы столицы.
В обеспечении боевых действий истребительной авиации и зенитной артиллерии большую роль сыграли войска воздушного наблюдения, оповещения и связи (ВНОС), прожекторные части и части связи. Они активно помогали осуществлять взаимодействие других родов войск противовоздушной обороны.
В обороне участвовал весь город. Школьники и женщины сооружали укрытия для зданий, помогали раненым, дежурили на крышах, тушили пожары. Указом президиума Верховного Совета СССР от 24 июля за успехи в бою были награждены: орденами Ленина - 5 человек, орденами Красного Знамени - 28, орденами Красной Звезды - 28, медалями "За отвагу" - 22 воина.
Днем 22 июля по радио был передан приказ Наркома обороны Иосифа Сталина N 0241, в котором была объявлена благодарность участникам отражения налета, как воинам ПВО, так и бойцам пожарных команд, подразделений местной противовоздушной обороны (МПВО) и милиции города Москвы.
В ночь с 22 на 23 июля состоялся второй массированный налет гитлеровских войск на Москву. Общие потери фашистских войск составили 15 самолетов.
За время войны фашистская авиация произвела 134 налета на Москву. В них участвовало 9 тысяч самолетов, но прорваться к столице удалось немногим. На Московском направлении противник за период обороны Москвы потерял более 1400 самолетов, из них 85% от действий советской авиации.