На центральном участке Западного фронта 33-я и 43-я армии с поступлением резервных частей и авиации (до пяти авиационных дивизий) 24 декабря взломали оборону противника. Авиация свои усилия сосредоточивала для ударов по оборонительным рубежам, войскам и резервам противника. При этом она действовала на узком участке главного направления наступления наших войск, что способствовало прорыву обороны противника и повышению темпов наступления.
Под натиском 33-й и 43-й армий противник продолжал отступать в западном направлении. Интенсивность боевых действий нашей авиации увеличилась до 200 и более самолето-вылетов в сутки. В результате этого потери войск противника возрастали и он был лишен возможности закрепляться на новых рубежах обороны. Наши войска, повысив темп наступления, 4 января овладели опорными пунктами противника Боровск и Малоярославец.
На левом крыле Западного фронта 49-я армия при поддержке авиации освободила Калугу и завязала бои за город Сухиничи. После 4 января усилия войск фронта были направлены на окружение и уничтожение медынь-кондровской группировки противника. Для усиления их поддержки, особенно 1-го гвардейского кавалерийского корпуса, на серпу-ховский и тульский аэроузлы была перебазирована авиагруппа под командованием генерала Е.М. Николаенко. С целью отрезать пути отхода противника из района Медыни было решено высадить воздушный десант численностью около 2 тыс. человек.
Авиационное обеспечение десанта возлагалось на авиацию фронта и Гражданский воздушный флот. Для этого планировалось вести разведку, наблюдение за аэродромами противника и нанести отвлекающие удары по войскам противника в районах Гжатска, Можайска, Юхнова. В ночь на 4 января 1942 г. авиация нанесла удары по вражеским аэродромам в районах Вязьмы и Юхнова. Однако удалось выбросить десант в эту же ночь лишь в составе 416 человек в район Мятлево.
Во время завершения контрнаступления войска Западного фронта при поддержке авиации отбросили противника на 40 - 100 км, а войска Брянского фронта на своем правом крыле продвинулись на 20 - 70 км.
В успешном решении задач контрнаступления под Москвой значительную помощь сухопутным войскам и партизанам оказала наша авиация, которая, прочно удерживая господство в воздухе, в течение 33 дней в сложных зимних условиях погоды совершила около 16 тыс. боевых самолетовылетов. Основной задачей авиации являлось уничтожение войск и боевой техники противника, на что было израсходовано до 50% всех ее усилий. Успешные боевые действия ВВС были бы невозможны без всестороннего обеспечения их прежде всего тружениками тыла страны, воинами инженерно-авиационной службы, авиационного тыла, штурманской и метеорологической служб ВВС.