Но враг продолжал рваться к Москве. Дальние бомбардировщики в этот период действовали не только по аэродромам, участвуя в борьбе за господство в воздухе, но и нарушали коммуникации противника, громили вражеские войска на поле боя, применяя авиационные бомбы и пулеметный огонь, ведя, по сути дела, штурмовые действия. В тяжелых метеорологических условиях (низкая облачность, снегопады, обледенения) ДБА днем и ночью действовала по отступавшим немецко-фашистским войскам в период контрнаступления под Москвой.
Вместе с тем, в сложившейся обстановке все больше и больше нарушалось централизованное управление дальнебомбардировочной авиацией. Из-за больших потерь происходили постоянные переформирования частей. Силы ее продолжали распыляться. Авиационные соединения и части оказались фактически в подчинении командующих войсками фронтов, в полосах которых они базировались. 74 процента всех самолето-вылетов за 1941 год ДБА произвела с целью непосредственной поддержки войск на поле боя.
В августе было упразднено корпусное звено управления. Ставка стремилась сохранить силы авиации Верховного Главнокомандования, централизовать управление, обеспечить массированное ее применение. Директивой от 4 июля 1941 года Ставка потребовала от начальника Генерального штаба ставить задачи ДБА лично. После этого Генеральному штабу удалось спланировать и провести две воздушные операции. Но положение с управлением в основном оставалось прежним. Потери сил ДБА дошли до 65 процентов. В боевом составе оставалось семь дивизий.
5 марта 1942 года Государственный Комитет Обороны принял решение преобразовать ДБА в авиацию дальнего действия и подчинить ее непосредственно Ставке Верховного Главнокомандования. Командующим АДД был назначен генерал-майор авиации (к концу войны главный маршал авиации) А .Е. Голованов. Были сформированы новые полки и дивизии. В АДД вошел основной состав ГВФ и воздушно-десантные войска. Промышленность уже поставляла новые самолеты Ил-4. Дальние бомбардировщики стали действовать массированно, главным образом ночью, по наиболее важным объектам. Удельный вес ударов по целям, расположенным в глубоком тылу, заметно возрос. И все-таки главными объектами действий по-прежнему оставались войска, коммуникации, аэродромы противника, т.е., строго говоря, объекты фронтовой авиации.
АДД действовала в интересах войск Крымского, Брянского фронтов и особенно на сталинградском направлении. В августе 1942 года сюда были переброшены пять авиационных дивизий. Экипажи действовали с высоким боевым напряжением в тесном взаимодействии как с соединениями и частями других родов авиации, так и с сухопутными войсками. Приближение к основным районам боевых действий позволило за счет сокращения заправки самолетов топливом увеличить бомбовую нагрузку. Это очень важно, если учесть, что наша промышленность к тому времени уже стала поставлять авиационные бомбы более крупных калибров.
Произошли и другие изменения: значительно расширилась сеть радио и светомаяков, приводных радиостанций, пеленгаторных баз. Отсюда повысилась точность навигации и эффективность ударов по объектам врага в непосредственной близости от своих войск. Если фронтовая авиация действовала преимущественно днем, то АДД чаще всего наносила удары ночью, делая по 2 - 3 вылета. Боевые порядки состояли из ударных групп и групп обеспечения: разведки и обозначения цели, освещения и контроля результатов ударов.
В Сталинграде, особенно в конце сентября 1942 года, авиация дальнего действия приобрела богатый опыт боевых действий по уничтожению войск противника в крупном городе. Дальние бомбардировщики вынуждены,были наносить удары в 2 - 3 км от своих войск. Широко практиковалось перенацеливание экипажей, что представляло большую сложность. Но следует сказать, как показал опыт боевых действий дальних бомбардировщиков и в последующих операциях, не было за всю войну ни одного случая нанесения ударов по своим войскам.
В этот трудный период для нашей страны и ее Вооруженных Сил Ставкой ВГК было принято решение на нанесение ударов частью сил авиации дальнего действия по военно-промышленным и административно-политическим центрам глубокого тыла врага - Берлину, Будапешту, Бухаресту, а также по Варшаве, Данцигу, Кенигсбергу, Штеттину. Для выполнения этой задачи было выделено 200 наиболее подготовленных экипажей. Например, по Берлину были нанесены три удара, в результате которых в городе возникло 50 очагов пожаров, 13 из которых крупные. Были отмечены шесть мощных взрывов. Столице фашистской Германии был нанесен существенный материальный ущерб, а международный политический резонанс был просто колоссальным. В то время советские люди с гордостью и восхищением восприняли весть о бомбардировке Берлина. Все прогрессивные информационные агенства мира отмечали смелую и дерзкую операцию советских летчиков, огромную нарастающую силу нашей авиации.
В ходе контрнаступления под Сталинградом авиационные соединения АДД, взаимодействуя со 2, 8, 16 и 17-й воздушными армиями, получили первый опыт боевых действий в рамках авиационного наступления. К началу 1943 года в боевом составе АДД произошли существенные изменения. Она уже имела 11 дивизий. В мае в соответствии с постановлением ГКО стали формироваться восемь дальнебомбардировочных авиационных корпусов. Боевой состав авиации дальнего действия возрос до 700 самолетов и продолжал увеличиваться. Задача стояла в том, чтобы довести его до 1200 самолетов.
В подготовительный период битвы под Курском АДД вела активные боевые действия по срыву железнодорожных перевозок. В течение апреля, мая и июня она вела систематические боевые действия по разрушению железнодорожных объектов на глубину до 50 - 600 км. По таким наиболее важным железнодорожным узлам, как Брянск и Орел, были нанесены 22 сосредоточенных удара, по Гомелю - восемь, Унече - шесть. Стала применяться "свободная охота" в ночных условиях.
Как свидетельствуют захваченные в качестве трофеев оперативные документы фашистского командования, одной из причин переноса сроков начала наступления на Курской дуге были удары наших бомбардировщиков по коммуникациям, сыгравшие важную роль в срыве планов перегруппировки немецко-фашистских войск.