1943年春，蘇聯紅軍爲解放塔曼半島和擊潰德國“ A”集團軍羣殘部，開始採取進攻行動。當時，德軍由於地面兵力不足，便企圖藉助空中力量來固守塔曼半島。其參戰航空兵爲第 4航空隊和駐烏克蘭南部的航空隊，計有作戰飛機1200架，後增至1400架，由第 4航空隊司令里希特霍芬指揮。蘇聯紅軍的企圖是：奪取蘇德戰場南翼的制空權，爲支援地面部隊解放塔曼半島創造條件。其參戰航空兵力有北高加索方面軍航空兵和黑海艦隊航空兵一部，計有飛機 900架，後增至1000架左右，由方面軍空軍司令韋爾希寧中將指揮。這場空戰包括三次空中交戰和一次突襲機場作戰。
德軍繼續主動發起進攻，雙方爆發大規模空戰。蘇軍飛行員宣稱擊落58架Bf109，地面防空火力也宣稱擊落一架Bf109，共計59架。其中第16近衛團和第45戰鬥機團宣稱共擊落10架Bf109，第812戰鬥機團宣稱擊落4架。但是，德軍資料顯示當天只損失了2架戰鬥機，其中III/JG3損失2架Bf109G4，1架(w/n 14946)在攻擊IL-2時被擊落，飛行員Adolf von Gordon陣亡，另一架(w/n 14955)在作戰中失蹤;II/JG52損失1架Bf109G4(w/n 14309)，該機與一架被擊落的蘇軍P-40殘骸相撞後墜毀，飛行員Johann Glyayssner少校(已有37個擊墜戰果)陣亡。另外，II/JG3的1架Bf109G2(w/n 13884)在蘇軍轟炸Anapa機場時受損50%，III/JG3的1架Bf109G2 (w/n 14842)在降落時傾覆，受損80%。
德軍宣稱擊落61架蘇機，其中II/JG3宣稱擊落21架(包括20架戰鬥機：10架LAGG和10架YAK)，II/JG52宣稱擊落19架(包括18架戰鬥機：6架LAGG-3，8架YAK-1，1架I-16，2架P-39和1架P-40)，III/JG52宣稱擊落21架(包括19架戰鬥機：15架LAGG，3架噴火，1架P-39)。根據蘇軍官方數據，共損失87架飛機和14名飛行員。
德軍宣稱擊落蘇機43架，其中I/JG52宣稱擊落11架(包括7架戰鬥機：1架LAGG-3，2架YAK-1，2架P-39和2架P-40)，II/JG52宣稱擊落11架(包括10架戰鬥機：2架LAGG-3，5架YAK-1，2架噴火，1架P-39)，III/JG52宣稱擊落15架(包括10架戰鬥機：8架LAGG，1架P-39，1架噴火)，另外斯洛伐克中隊宣稱擊落6架(包括5架戰鬥機：3架Yak-1和2架LAGG-3)。根據蘇軍官方報告，蘇軍損失20架飛機，其中至少11架戰鬥機，損失7名飛行員。戰死者中有2位蘇聯英雄——M.M. Osipov和N.D.Kudrya。
在一次空戰中，蘇軍宣稱擊落50架Bf109，德軍實際只有2架Bf109被防空炮火擊中，分別受損45%和25%。(可見蘇軍注水率巨大)。
發起前期攻勢
戰役開始之時，蘇聯紅軍陸戰隊發起前期攻勢，在庫班半島南側、德軍“藍色防線”最南端的梅斯哈科地區登陸成功，搶佔了一塊寬4千米、縱深2.5千米的登陸場，很快又登陸場擴大到30平方千米，在德軍防線的南側橫插了一刀。德軍大爲惶恐，經過一番調兵遣將，於4月17日出動4個步兵師，2.7萬人在大批飛機支援下。德國空軍第四航空隊在這小小的空間中投入作戰飛機近千架次，猛烈轟炸登陸場，支援步兵作戰。其出擊機場多在克里米亞和庫班半島上，距前線僅50千米到100千米，因此出動強度非常高，異常猛烈的火力風暴不時向“小地”登陸場颳去。蘇聯紅軍空軍第四集團軍最初出動了300架次的飛機阻擊敵軍的空地攻勢，打得十分頑強。但由於力量佔劣勢，其基地又是在150千米到200千米以外的克拉斯諾達爾，因此一度陷入被動。坐鎮前線指揮的大本營代表、空軍司令諾維科夫元帥決定大規模增兵庫班，扭轉被動局面。他從統帥部大本營調來了轟炸航空兵、殲擊機航空兵，使蘇聯紅軍的飛機出動數量增加到一天900多架次。
兩輪交戰
隨後蘇德空軍進行了兩輪交戰，蘇聯紅軍飛機一天之內出動的架次達到了1308架次。首次庫班空中交戰是在新羅西斯克附近小地的梅斯哈科地域登陸場進行激戰過程中發生的。4月17—24日，德軍企圖在該登陸場消滅第18集團軍登陸集羣。蘇聯紅軍航空兵的順利行動和對第18集團軍可靠的空中掩護，打破了德軍這一計劃。幾次空中交戰分別在克雷姆斯卡亞鎮、基輔斯卡亞鎮和摩爾達萬斯卡亞鎮等地域展開。庫班空中交戰過程中進行了多次持續數小時的激烈空中戰鬥，雙方廣爲增兵，有幾天，編隊空中戰鬥約達50次，雙方都有30—50架以上的飛機參加。
庫班爆發了更激烈的戰鬥，蘇聯紅軍對“藍色防線”發起了猛攻。蘇德空軍開展了第三輪空中角逐。空軍第四集團軍在進攻發起前，出動了338架飛機，配合炮兵進行了40分鐘的密集航空火力準備。但德軍的抵抗空前激烈，這一次德軍急忙從戰場外圍調入了大批飛機，使第四航空隊的飛機出動數猛增。在進攻的頭3個小時，德軍航空兵就出動了1500架次，從空中阻擊蘇聯紅軍攻勢;中午以後前線上空繼續不斷出現德軍飛機。德國空軍第四集團軍及時調整戰術，將殲擊機防區擴大，在戰區邊緣截擊敵轟炸機。同時廣泛採取了“遊獵”戰法，機動靈活地打擊蘇聯飛機。由於殲擊機大批用於爭奪制空權和攔截敵轟炸機，轟炸機和強擊機無法得到有效的護航。他們採取大編隊自我保護的方法，堅持出動，突擊敵地面反擊部隊。執行任務中，強擊機始終保持15%的彈藥品隨時準備與敵空戰。這次空戰，是庫班三次空戰中最激烈的一次。
梅斯哈科地區
第一次空中交戰於在梅斯哈科地區上空進行。德軍投入作戰飛機100架 ，蘇聯紅軍投入作戰飛機 500架，後增至與德方相等。經過幾天激戰，德軍在庫班上空取得第一次空戰勝利，擊落德機 12架，蘇軍損失176架。
克雷姆斯卡亞
第二次空戰於1943年 4月29日至 5月10日在克雷姆斯卡亞地區上空展開。每天空中交戰多達40次，每次空戰雙方都出動50～80架飛機。12天中，德機被擊落 11架，蘇聯紅軍損失70架。德國空軍取得第二次空戰的勝利，奪得了戰場制空權。
其他地區
第三次空戰於1943年 5月26日至 6月 7日在基耶夫斯卡亞和摩爾達萬斯卡亞地區上空實施。開始，德軍集中克里木、塔曼半島和烏克蘭南部機場上的1400架飛機參戰，以比蘇聯紅軍多一倍飛機的優勢，每天同蘇空軍交戰達50次，從而再次奪回了戰場制空權。隨後，蘇空軍得到大大加強，並經過激烈空戰，殲滅德機 11架，自己損失 150架，使戰場制空權又回到了德國空軍手中。
