9月7日，德軍對倫敦的大規模空襲終於開始，黃昏時分，戈林和凱塞林站在加萊海岸的山上，目視著第2航空隊625架轟炸機和648架戰鬥機飛越海峽，飛向倫敦。英軍沒料到德軍會空襲倫敦，起飛攔截的戰鬥機撲了空，德機向倫敦投下了500噸炸彈和燃燒彈。入夜後，又有250架德機來襲，倫敦沒有夜航戰鬥機，夜間防空隻能依靠高射炮和探照燈，空襲從晚上八時一直持續到清晨，倫敦有1300多處起火，很多街區成為一片火海，連英國國王居住的白金漢宮也被炸。在當晚的恐怖空襲中，倫敦市民死300餘人，傷1500餘人。次日天亮後，陽光都無法穿透倫敦上空濃厚的黑煙！戈林告訴妻子：“倫敦燒起來了！”德軍對倫敦實施的大規模空襲，企圖以摧毀城區的殘暴轟炸，使英國屈服。然而，英國人民在如此慘重的損失下，沒有屈服，相反更激起了對工人黨暴*政的仇恨和戰鬥的決心！
從9月7日起，一連七天，德軍對倫敦不分白天黑夜實施了大規模空襲，使倫敦蒙受了巨大的人員財產損失。但這損失並沒有白費！英國空軍得到了至為寶貴的喘息之機，迅速恢複戰鬥力。此外，英國空軍指揮序列也有了變動，戰鬥機司令部司令道丁和第11大隊大隊長派克主張以中隊為單位的小編隊逐次投入戰鬥，而第12大隊大隊長馬洛裏則主張以3至7個中隊組成大編隊迎戰，實戰中由於第11大隊經常以小編隊作戰，多次空戰出現了德軍戰鬥機竟然是英軍的二三十倍這樣的眾寡懸殊，使英軍損失較大。經過一段時間的實戰檢驗，英國空軍肯定了大編隊作戰，以空軍副參謀長斯坦莫爾上將接替道丁，第12大隊大隊長馬洛裏接替派克，分別擔任戰鬥機司令部司令和第11大隊大隊長。
9月15日經過八天的調整和補充，英國空軍先後出動了19個中隊300餘架戰鬥機，迎戰前往倫敦的德軍200架轟炸機和600架戰鬥機組成的大機群，激烈的空戰持續了整整一天，在英軍英勇抗擊下，很多德機漫無目的投下炸彈，匆匆返航。全天有56架德機被擊落，其中34架轟炸機，另有12架在返航和著陸途中傷重墜毀，還有80架飛機是帶著滿身的彈痕著陸，英軍在空戰中損失20架“颶風”和6架“噴火”，還有7架傷重報廢。這天是不列顛空戰的轉折點，德國空軍終於意識到，並沒有掌握英國南部的製空權，並不能夠在白天進行為所欲為的空襲，英國空軍不但沒有被消滅，而且還很強大！
丘吉爾首相親臨第11大隊的指揮中心督戰，他將這天稱為世界空戰史上前所未有的、最為激烈的一天！戰後，英國就將9月15日定為不列顛空戰日，以紀念這一輝煌勝利！
9月16日和17日，英國空軍挾勝利餘威出動轟炸機對德軍集結在沿海的用於登陸的船隻和部隊進行了猛烈攻擊，擊沉擊傷近百艘船隻，並給德軍造成了重大的人員和物資損失，迫使西塔拉於9月18日下令停止在沿海集結船隻。
9月16日至19日，由於天氣不佳，德軍僅進行小規模空襲，戰果很小。為減少飛機損失，戈林下令從10月1日起對倫敦的空襲從白天改為夜間，並鑒於英軍戰鬥機注重攻擊轟炸機，忽視戰鬥機的特點，白天由梅塞施米特－109加掛炸彈，進行偷襲。一開始果然奏效，加掛炸彈的梅塞施米特－109毫無阻攔，順利到達目標上空，轟炸連連得手。英軍隨即吸取教訓，對德軍任何飛機都進行攔截，由於梅塞施米特－109加掛炸彈後，非常笨重，不堪一擊，損失極大，德軍隻好終止這一戰術。
10月份，德軍繼續對倫敦進行恐怖空襲，企圖以巨大的物質損失和死亡來迫使英國屈服，但在猛烈空襲下，倫敦市民依然照常工作、生活和娛樂，並保持著英國人的樂觀和幽默，有位裁縫轟炸期間在店門上貼著“營業照常”的紙條，而當他的小店被炸毀後，他在廢墟上掛出了“營業更加照常”的紙條！10月25日，意大利空軍也派出飛機加入對英國的空襲，但意軍飛行員一見到英軍凶猛準確的高射炮炮火就嚇壞了，仍下炸彈掉頭就逃。直到11月10日，英軍首次擊落了意軍飛機，才知道意大利也參加了空戰。
10月12日，西塔拉甚至差一點被迫決定將“海獅計劃”推遲到1941年春，實際上放棄了在英國登陸的計劃，所謂推遲僅僅是遮人耳目的幌子，因為德軍統帥部早就決定1941年夏入侵紅俄，自然不可能再進攻英國了。