Первый боевой вылет трех звеньев полка 16 сентября возглавил коммунист командир полка майор И. И. Клещев. При подходе к району боевых действий было встречено до 30 «юнкерсов» и несколько пар «мессершмиттов». Клещев сперва всем составом нанес внезапный удар по бомбардировщикам, а затем, разделившись на две группы, наши истребители завязали бой с «мессерами» и «юнкерсами». С первой атаки майору Клещеву и лейтенанту С. Ф. Долгушину удалось сбить по одному бомбардировщику. Затем командир полка и капитан А. И. Якимов подожгли еще два фашистских истребителя.
В тот же день летчики этого полка участвовали еще и нескольких воздушных боях. Особенно хорошо действовали майор В. П. Бабков, старший лейтенант М. А. Гарам (вскоре он стал Героем Советского Союза) и лейтенант С. П. Команденко, каждый из них увеличил свой боевой счет.
17 сентября на прикрытие наших войск вылетели три звена под командованием капитана И. И. Избинского. Встретив большую группу самолетов Ю-87, они с ходу атаковали их, и сразу же Избинский и Карначенок сбили но одному бомбардировщику. Затем были уничтожены еще два «мессершмитта», их сразили старший лейтенант Ф. Ф. Прокопенко и лейтенант С. Ф. Долгушин. В конце боя немецким истребителям удалось сбить один «як», который пилотировала отважная летчица лейтенант К. Нечаева.
Всего за этот день полк выполнил 65 самолето-вылетов и уничтожил 7 вражеских самолетов. В последующие дни летчики 434-го полка совершили также немало героических подвигов.
По мере расширения боевой деятельности 16-й воздушной армии ее материально-техническое обеспечение осложнялось: некоторые тыловые части еще не прибыли, не был решен вопрос о передаче ряда тыловых органов из 8-й воздушной армии. К тому же подвоз материальных средств шел в основном автотранспортом через Камышин, что требовало много средств и времени. Все это создавало перегрузку и даже перебои в обеспечении частей и вынуждало подчас прибегать к крайним мерам, вплоть до доставки, например, реактивных снарядов прямо из центра на транспортных самолетах.
В этих сложных условиях командованию и политорганам пришлось много внимания уделять работе авиатыла. Необходимо было наладить четкую работу РАБ и бао, ремонтных мастерских, инженерно-аэродромных батальонов, наладить подвоз боеприпасов и горючего, ремонт самолетов и обеспечение летного состава питанием. Была частично изменена дислокация авиаполков с целью более равномерной загрузки тыловых органов, налажена четкая связь штаба воздушной армии с частями тыла и постоянная информация руководства тыла о потребном обеспечении боевых действий.
