Перегруппировка коснулась также воздушных сил. Из 4-го воздушного флота во 2-й воздушный флот были переданы авиасоединения, действовавшие на Юго-Западном фронте. Теперь почти 1500 немецких самолетов были собраны против Западного фронта. Одновременно немцами была реанимирована идея удара по аэродромам, заложенная в «Барбароссу». Данные высотных разведчиков «команды Ровеля» были существенно уточнены и дополнены в ходе Приграничного сражения. Система базирования авиации Западного фронта была в целом вскрыта. Скрытности первого удара способствовало выдвижение аэродромов вперед, ближе к границе. Это было сделано командующим ВВС ЗФ Копцом на основе опыта Испании. В Приграничном сражении аэродромы Западного фронта авиаударам практически не подвергались. Главные силы Люфтваффе были задействованы против Юго-Западного фронта и советских войск на поле боя.
Как ни странно, но советскому командованию показали уголок нового плана. В атаках против плацдармов на Буге были задействованы пикировщики и танки с белыми буквами «G» на броне. Удар по плацдарму севернее Бреста был сильным и неожиданным. Быстрый прорыв немецких танков вслед за шквалом бомб «штук» к переправам заставил спешно эвакуировать плацдарм. Однако до отхода советские части успели не только зафиксировать характерные опознавательные знаки танков противника, но и солдатские книжки вражеских танкистов и пехотинцев. Это подтвердило принадлежность введенных в бой частей к тем же дивизиям, что фиксировались ранее в полосе Юго-Западного фронта. Павлов доказывал, что появление танковых соединений, ранее действовавших против соседнего фронта, однозначно свидетельствует в пользу версии о смене планов противника. Однако Ставка ВГК продолжала считать, что Украина станет главной целью следующего наступления противника. Поэтому усиливались в первую очередь потрепанные дивизии фронта Тимошенко. Выпады против плацдармов на Западном фронте были сочтены отвлекающим маневром.
На аэродромы в Белостокском выступе обрушился конвейер ударов немецкой авиации. ВВС Западного фронта оказались не готовы к такому развитию событий. ПВО аэродромов была слабой, самолеты располагались скученно. Все это привело к большим потерям на аэродромах. Люфтваффе в Белоруссии завоевало если не господство, то ощутимое преимущество в воздухе. Мощные удары по войскам Северо-Западного фронта также стали неприятной неожиданностью. Две танковые группы сравнительно быстро пробились через оборону 8-й и 11-й армий и устремились к Западной Двине и Минску. В районе Бреста на укрепления «линии Молотова» обрушилась авиация и тяжелая артиллерия. Буг был преодолен танками подводного хода. Под шквалом ударов оборона потрепанной неудачными наступательными боями 4-й армии дрогнула. Тем не менее командарм Кузнецов твердо держал управление войсками в своих руках.
Командующий фронтом Павлов, помня об атаках на плацдармы в районе Бреста, развернул на это направление конно-механизированную группу Мостовенко. Она достаточно успешно сдерживала наступление 2-й танковой группы вдоль шоссе Брест — Минск. Однако глубокий обход войск Западного фронта с севера и уверенное продвижение танков противника к Минску вынуждали думать об отходе. Павлов несколько раз настойчиво требовал разрешить его войскам отход на старую советско-польскую границу. Москва такой отход не разрешала, приказывая держаться любой ценой.
Но не следует думать, что Ставка полностью игнорировала угрозу Белоруссии. С Украины началась перевозка находившихся в резерве армий. Однако промедление с приказом на отход вскоре привело к трагедии. Не добившись успеха в продвижении вдоль Минского шоссе, Гудериан развернул один из своих корпусов от Слонима на север, в междуречье рек Щара и Зельвянка в направлении на Лиду. Это быстро привело к перехвату коммуникаций советских частей, находившихся в Белостокском выступе. Павлов немедленно дал приказ на отход. Войскам 13-й и 10-й армий пришлось пробиваться на восток вдоль Немана. Отходящие колонны подвергались непрерывным ударам с воздуха. Отходящие части понесли тяжелые потери, обочины дорог были густо усеяны брошенной и сожженной техникой.