В ночь на 3 октября германские бомбардировщики KG4 «Генерал Вефер» наносили удары по различным целям в Подмосковье. В частности, был совершен массированный налет на железнодорожный узел в Вязьме. В 20.17 в Москве была объявлена воздушная тревога, продолжавшаяся до 01.00. При этом зенитная артиллерия вела заградительный огонь, израсходовав 14 тысяч снарядов, который велся практически вслепую (прожекторы не использовались из-за низкой облачности). В результате было сбито 33 аэростата заграждения, поднимавшихся (из-за сильного ветра) на высоту 2–2,5 км. По совпадению немецкие экипажи при отсутствии огней прожекторов, видимо, цель опять не нашли. Во всяком случае, издание «Зольдат им Вестен» на следующий день сообщило, что «в ночь на 3 октября бомбардировщики нанесли эффективные удары по военным объектам в Москве, а также крупному военному заводу юго-восточнее Харькова».

Утром 3 октября в Подмосковье шел дождь и стояла довольно плотная дымка. Но к обеду видимость значительно улучшилась. Немецкие разведчики совершали полеты в основном над линией фронта и ближним советским тылом до линии Ржев – Вязьма – Орел. При этом в районе Ржева в небе были впервые замечены истребители ВГ-109. В 15.40 по берлинскому времени KGr.100 «Викинг» совершила налет на аэродром Орел, сбросив на него фугасные и осколочные бомбы (уже тем же вечером в город, где по улицам еще ходили трамваи, неожиданно ворвались немецкие танки). В районе цели «Хейнкели» были безуспешно атакованы двумя истребителями ВВС Брянского фронта.

6-й иак выполнил в течение дня 391 вылет, в основном над тыловыми объектами. Только «Чайки» из 120-го иап патрулировали непосредственно в районе линии фронта к северо-западу от Вязьмы. Летчики доложили о 6 воздушных боях и 3 сбитых самолетах. Для сравнения, ВВС Западного и Резервного фронтов в этот день выполнили в общей сложности 487 вылетов, заявив о 10 сбитых самолетах. Но абсолютное большинство вылетов пришлось на штурмовые и бомбовые удары по немецким войскам. Также были нанесены удары по аэродромам Боровское и Шаталово.

Без каких-либо подробностей немцы сообщают о потере в этот день вместе с экипажем Не-111Н-5 W.Nr. 3643 «1T+DK» из 2-й эскадрильи KG28. Возможно, торпедоносец снова участвовал в налете на Москву. Во всяком случае, в 00.55 части 1-го корпуса ПВО зафиксировали (по звуку) в зоне огня зенитной артиллерии два неопознанных самолета. Полки вели заградительный огонь (также по звуку), израсходовав около 1000 снарядов. Над городом стояла сплошная облачность и дул порывистый ветер, сорвавший сразу 120 аэростатов заграждения, из которых потом удалось разыскать только 35. Прожекторы из-за нулевой видимости не включались. Видимо, из-за этого экипажи «Хейнкелей» снова не смогли обнаружить ненаблюдаемую визуально цель. Командование 2-го воздушного флота, по всей вероятности, считало, что такие спецы, как летчики 28-й эскадры, найдут ее в любую погоду…

В этот день Гитлер выступил с речью по радио по поводу начала третьей зимней кампании. Среди прочего он заявил, что уже 48 часов на Восточном фронте проводится «гигантское наступление». Также фюрер сказал, что не нападал на СССР, а нанес лишь «превентивный удар», а сейчас – под Москвой – он будто бы ведет оборонительную войну в интересах всей Европы.

В течение 4 октября силы люфтваффе бомбили и штурмовали советские войска, базы снабжения, железнодорожные узлы и эшелоны в районе Сычевки, Вязьмы, Занозной, Сухиничей, Калуги и Медыни. Собственно, нарушение железнодорожных перевозок с целью, с одной стороны, не допустить своевременного подвоза резервов и снабжения к линии фронта, а с другой – затруднить эвакуацию, были одной из основных задач, поставленных бомбардировочной авиации во время операции «Тайфун». Атака указанных целей производилась на широком фронте от станции Бологое до Курска. Например, KGr.100 «Викинг» утром совершила налет на железнодорожный узел и аэродром Курск. Некоторые бомбардировщики и разведчики пролетали совсем близко к Москве. Как следует из немецких документов, главной целью аэрофотосъемки была железная дорога Ярцево – Вязьма – Москва, на которой было выявлено большое количество стоящих поездов. При этом причину загруженности участка определить не удалось. Штурмовики Ju-87 из I. и III./StG2 «Иммельман» совершили 152 вылета, атакуя советские войска в районе Белый – Сычевка – Вязьма, потеряв при этом 3 самолета.