Уже вечером 3 июля, преодолев за шесть дней 130 км от исходных позиций, передовые подразделения 24-й танковой дивизии и дивизии «Гроссдойчланд» достигли Дона в районе городков Семилуки и Гремячье. К тому моменту 40-я советская армия была полностью разгромлена и разделена на три изолированные части. Некоторые подразделения отошли на юг, несколько дивизий оказались в тылу у противника в районе Касторного, а на восточный берег Дона успела отойти лишь 232-я стрелковая дивизия. Поэтому уже утром следующего дня немцы, не встречая сопротивления, форсировали реку, а к вечеру группа автоматчиков проникла в рощу Длинная, расположенную на южной окраине Воронежа, откуда стала обстреливать улицы города. Им удалось подстрелить даже несколько высокопоставленных офицеров, в частности, был ранен начальник управления артиллерии Брянского фронта генерал-майор Дмитриев. Наступление активно поддерживали «церштореры», которые с малой высоты бомбили и обстреливали позиции советских войск, дороги и тылы. Они же снова понесли серьезные потери, в районе Воронежа зенитным огнем были сбиты Bf-110E-1 W.Nr. 4018 «2S+LN» и Bf-110E-2 W.Nr. 4403 «2S+CP» из II./ZG2. Оба экипажа погибли. Еще два сто десятых были подбиты советскими истребителями.
В этой кампании немецкие «церштореры», можно сказать, обрели «вторую молодость», став одним из основных самолетов поддержки сухопутных войск наравне со «Штуками» и «Хеншелями». Причем они в прямом смысле слова играли роль «разрушителей», обстреливавших войска на марше, подавлявших артиллерию, атаковавших железнодорожные эшелоны, аэродромы и дороги в тылу противника. Но они же несли и самые высокие потери. Только за первую неделю операции «Блау» – с 28 июня по 4 июля – ZG1 и ZG2 потеряли 23 Bf-110, из которых 7 было сбито огнем с земли, 6 пропало без вести и как минимум 3 сбиты и подбиты советскими истребителями. Еще несколько «церштореров» отделались повреждениями.
Согласно первоначальному плану операции «Блау», немецкие войска не должны были ввязываться в бои за Воронеж, а сразу поворачивали на юг. Однако командующий группой армий «Зюд» генерал-фельдмаршал фон Бок все же не смог преодолеть соблазн захватить город, который ему не удалось взять в ноябре 41-го. К тому же он находился на возвышенности, господствовавшей над всей окружающей местностью, и был удобен в плане создания новой оборонительной линии. Доверившись оптимистическим докладам военных, Гитлер в итоге принял компромиссное решение: все танковые дивизии отправить на юг – вдоль Дона, а пехоте продолжать наступление на Воронеж.