Во временную авиагруппу Белова, направленную для взаимодействия с войсками на западном направлении, 22 июля прибыли 10 Пе-2 эскадрильи капитана Коткина из состава 41 1-го бап особого назначения. Наутро пятёрка Пе-2 без истребительного прикрытия вылетела для нанесения удара по аэродрому Шаталово. Ни один не вернулся: бомбардировщики напоролись на большую группу Bf 109. Вечером того же дня оставшаяся пятёрка Пе-2 вылетела под прикрытием четырёх ЛаГГ-3 из 239-го иап для повторного удара. На это раз немцам удалось сбить три «пешки», две из них упали горящими на своей территории. Утром 24 июля уцелевшая пара Пе-2 под прикрытием четырёх ЛаГГ3 вылетела на штурмовку танковой колонны. Оба бомбардировщика были сбиты истребителями противника. Таким образом, эскадрилье удалось провоевать всего полтора дня. За столь короткий период она полностью потеряла технику и 80% лётного состава.
Одной из причин столь опустошительных потерь оказалась недостаточная освоенность нового самолёта. Лётчики 50-го ббап полковника Агальцова, как следует из докладной о готовности полка, успели выполнить 15-18 полётов по кругу, 2-3 полёта в зону, 2-3 пикирования, 2 полёта в строю звеном. Полётов на бомбометание не было, оружие не отстреляно, бомбардировочная аппаратура в действии не проверена. В ходе переучивания предписывалось хотя бы «произвести по одному бомбометанию с пикирования практическими бомбами» и «на отстрел оружия израсходовать 30-50 патронов». «Ягодки» ускоренного обучения не заставили себя ждать. Прибывшая в состав группы Зотова из 50-го ббап эскадрилья капитана Семёнова на 21 июля располагала десятком новеньких Пе-2. 26 июля на задание вылетели семь под прикрытием «МиГов» 122-го иап. В воздушном бою с 10- 12 Bf 109 были сбиты шесть Пе-2 и один МиГ-3. Седьмая «пешка» с боевыми повреждениями вернулась и потерпела аварию при посадке. По состоянию на 28 июля в боевом составе группы Зотова не осталось ни одного Пе-2.
В начале войны «пешки» в большинстве случаев сбрасывали бомбы с горизонтального полёта. Точный удар с пикирования, значительно повышавший эффективность бомбометания, успели освоить лишь единичные экипажи. Да и сам характер целей (лётчики докладывали о запрудивших дороги колоннах «беспредельной длины») вроде бы позволял уверенно засыпать их бомбами, не прибегая к пикированию. Даже воевавшие в 410-м полку лётчики-испытатели лишь дважды применили бомбометание с пикирования, атакуя переправы. Кроме того, многие лётчики опасались пикировать, не доверяя капризной системе уборки тормозных решёток, отказ которой делал «пешку» лёгкой добычей вражеской зенитки или истребителя. В отчёте НИИ ВВС, обобщавшем опыт боевого применения Пе-2 за первые полгода войны, военинженер 2 ранга Грибакин отметил, что во всех четырёх обследованных авиаполках (54-м, 133-м, 603-м сбап и 95-м иап) «пешки» по этой причине «как пикирующие бомбардировщики не применяют, воздушные тормозные решётки сняты».
