这场战役的第三阶段开始于8月24日星期六，德国空军开始集中轰炸英国皇家空军的主要内陆基地。短短一周之内，皇家空军位于比金山、曼斯顿、利姆、霍金杰等多地的数处基地要么遭到严重损毁，要么根本无法使用。

8月30日，德国空军共出动了飞机1345架次飞临不列颠上空，次日甚至更多。英国战斗机司令部在8月31日一天便损失了39架战斗机。如果德国空军照此情形继续对英国机场给予猛烈攻击的话，那么很显然，英国消耗和补充的比例将无法维持下去。

就在英国战斗机司令部在对手的压迫下几乎到了承受的极限时，德国人犯下了一个重要的战略失误。他们突然改变了自己的攻击目标，把焦点从英国的机场转移到了城市。这次生死攸关的转变为英国战斗机司令部提供了迫切需要的喘息之机，他们利用这段时间迅速开始修复严重受损的机场。

而希特勒和戈林改变这场战役目标的原因则主要是政治方面的。他们落入了丘吉尔依据纳粹心理所设计的圈套。当8月25日、28日和29日英国皇家空军袭击了柏林，以报复8月24日一架德国飞机对伦敦市区的轰炸 。 三天后，希特勒下令将轰炸的目标从机场转移到城市。

于是，这场战役的第四阶段于9月7日星期六上午的晚些时候正式打响。德军随后对伦敦地区展开了大规模空袭。 1940年9月中旬，大量炸弹落在了伦敦西区、唐宁街、白金汉宫、下议院所在地、多所法庭以及8座由雷恩设计的教堂附近。

1940年9月14日， 对英国的轰炸又转移到了克莱德河流域的工业地区。总之，从1940年9月7日到1941年5月16日这场“伦敦大轰炸”第一时期结束，伦敦共遭受了71次主要袭击，其他城市像利物浦、伯明翰和普利茅斯各有八次，格拉斯哥有五次，南安普顿有四次，朴茨茅斯有三次，还有八座城市至少遭受过一次这样的袭击。

虽然英国在1940年7月已经拥有1200门重型防空炮和3932部探照灯，但它们的作用却十分有限，除了迫使德军飞机升高到更高的位置，令其无法处于理想的精确投弹状态之外，它们几乎没有其他用处。从整个夜间“伦敦大轰炸”来看，损失于飞行事故的德国轰炸机数量也要多于被英国防空炮火或夜战中战斗机击落的德军飞机。

不列颠之战在1940年9月15日达到顶点 。一开始，德国派出了100架轰炸机和400架战斗机计划空袭伦敦，但最后的结局却是56架德国飞机被击落，而皇家空军只损失了26架战机。 9月15日--这天被定为“不列颠空战日”--之后，德国空军的士气受到了重挫。