Новое наступление предполагалось начать уже 5 августа, но реально массированные удары начались только после 15 августа.
Для битвы за Англию Люфтваффе имели 929 истребителей, 875 бомбардировщиков и 315 пикирующих бомбардировщиков в составе 2-го и 3-го воздушных флотов, базировавшихся в Северной Франции, Бельгии и Голландии. Кроме того, против Британских островов могли действовать 123 бомбардировщика и 34 истребителя 5-го воздушного флота в Норвегии. Британские королевские ВВС могли выставить лишь 700 истребителей и 500 бомбардировщиков. Однако у англичан было одно решающее преимущество. Их самолеты действовали с аэродромов в Южной Англии и могли быстро вернуться на базы для пополнения запасов горючего и боеприпасов, совершая таким образом по несколько вылетов в день. Германские же самолеты действовали на пределе своего радиуса и не могли делать ежедневно более одного вылета. Кроме того, подбитые британские самолеты имели гораздо больше шансов дотянуть до своих баз, чем германские, многие из которых падали на обратном пути в воды Ла-Манша. Также и британские летчики, спасшиеся со сбитых машин на парашюте, как правило, возвращались в строй, тогда как их немецкие коллеги отправлялись до конца войны в лагеря военнопленных. Британские «спитфайеры» были не хуже немецких Me-109, а большие потери опытных летчиков Люфтваффе быстро уравняли позиции сторон и в сфере уровня боевой подготовки пилотов. Англичанам также очень помогли радары, также одно из любимых детищ Черчилля. Как только немецкие самолеты поднимались в воздух с аэродромов в Западной Европе, радары уже на дистанции 200 км обнаруживали их и очень точно определяли курс полета, и английские истребители уже поджидали их перед целями.
12 августа налетам подверглись британские радары, но лишь один из них оказался серьезно поврежден. 13 и 14 августа 1500 машин Люфтваффе бомбили английские аэродромы, но результат оказался совершенно ничтожен. Было уничтожено всего 13 английских самолетов при потере 47 немецких. 15 августа 800 самолетов бомбили южное побережье Англии. Рассчитывая, что все силы британской истребительной авиации были стянуты туда, 100 бомбардировщиков в сопровождении 34 истребителей – двухмоторных Me-110 5-го флота попытались атаковать восточное побережье, но были перехвачены семью эскадрильями «харрикейнов» и «спитфайеров», которым тяжелые Me-110 не могли противостоять из-за худшей маневренности и меньшей скорости. Англичане потерь не понесли, а немцы лишились 30 машин. На юге Англии в этот день немцы потеряли 75 самолетов против 34 английских. Отсутствие у немцев тяжелых стратегических бомбардировщиков ограничивало бомбовую нагрузку и заставляло вести преимущественно прицельное бомбометание с малых высот, что делало бомбардировщики уязвимыми для средств ПВО.
15 и 16 августа, в решающие дни наступления Люфтваффе, Черчилль прибыл в штаб командования истребительной авиацией, а затем – в штаб 11-й авиационной бригады, которая приняла на себя основной удар противника. На обратном пути сопровождавший премьера начальник его личного штаба генерал Хейстингс Лайонел Исмей услышал, как потрясенный Уинстон воскликнул: «Никогда за всю историю войн столь многие не были так обязаны столь немногим!» 20 августа он повторил эту ставшую крылатой фразу в Палате общин.
С июля по октябрь 1940 года королевские ВВС потеряли 415 пилотов, почти вдвое меньше, чем во время сражений во Франции. Это произошло потому, что почти все воздушные схватки в ходе битвы за Британию происходили над британской территорией и большинство пилотов, спустившихся с парашютами, смогли снова вернуться в строй, да и дотянуть до аэродрома подбитым машинам было значительно легче. Во время же битвы во Франции большинство британских пилотов были сбиты над боевыми порядками немецких войск, так что уцелевшие либо попадали в немецкий плен, либо вынуждены были скрываться и числились пропавшими без вести.
24 августа Люфтваффе переключились на уничтожение секторных станций – подземных центров управления, наводящих самолеты на цели с помощью радаров. С этого дня и вплоть до 6 сентября удары наносились главным образом по наземным объектам британских ВВС. Пять передовых аэродромов истребительной авиации на юге Англии были основательно разрушены, а шесть из семи ключевых секторных станций подверглись ожесточенной бомбардировке. До 6 сентября англичане потеряли 295 самолетов и 103 летчика. Еще 170 машин были повреждены. Немцы лишились 385 самолетов, включая 214 истребителей. Затем Люфтваффе переключились на бомбардировки Лондона. Это рассматривалось как непосредственная подготовка вторжения. Расчет был на то, что массированные налеты вызовут панику в британской столице и беженцы забьют дороги, ограничив возможности по переброске британских войск для отражения германского десанта. Вечером и ночью 7 сентября Лондон бомбили 625 бомбардировщиков и 648 истребителей. Было убито 842 человека и ранено 2347. Британские истребители этот налет прозевали, и потери Люфтваффе были ничтожны. Но дневной налет на Лондон 15 сентября закончился катастрофой. 200 бомбардировщиков, которых сопровождали 600 истребителей, попали под атаки «спитфайеров» и «харрикейнов», наведенных с помощью радаров. Было сбито 56 немецких самолетов, включая 34 бомбардировщика. Англичане потеряли 26 машин. После этого немцы перешли исключительно к ночным налетам на Лондон, но они имели уже только моральное, а не стратегическое значение, поскольку операция «Морской лев» была отложена на неопределенный срок. 14 ноября 1940 года в рамках этой стратегии, направленной на подрыв морального духа британцев, был подвергнут жестокой бомбардировке Ковентри, но военного значения это уже не имело. Во второй половине ноября массированные налеты на Англию были прекращены.
Всего к исходу октября 1940 года, когда воздушная «Битва за Британию» закончилась, немцы безвозвратно потеряли 1733 машины, а англичане – только 915. При этом англичане легче могли восполнить потери в самолетах, так как британские заводы выпустили 9924 машины, а немецкие – только 8070. Еще тяжелее были безвозвратные потери Люфтваффе в пилотах. Причиной поражения Люфтваффе стала не частая смена стратегии, а действие постоянных долговременных факторов – географического преимущества англичан в виде близости баз, наличия радаров и секторных станций. В условиях примерного качественного равенства истребителей сторон эти преимущества с лихвой компенсировали численное превосходство Люфтваффе. Частая смена стратегии Герингом была вызвана постепенным истощением сил и постоянным поиском слабых мест Англии. Растущие потери не позволяли продолжать те стратегии, к которым англичане уже успевали приспособиться.
