Именно ВВС Балтийского флота, первым из объединений Морской Авиации, довелось участвовать в сражениях разгоравшейся в Европе войны. С 30 ноября 1939 г. по 13 марта 1940 г. авиаторы Балтийского флота принимали участие в боевых действиях в небе над Финляндией. К началу боевых действий ВВС БФ имели 450 самолётов (411 боеготовых) и 361 экипаж, из них 111 бомбардировщиков (60 ДБ-3, 51 СБ), 214 истребителей (124 И-16, 70 И-15, 20 И-153), 115 разведчиков МБР-2 и 10 разведчиков-корректировщиков Р-5. (В других источниках сообщается о 469 самолётах: 111 бомбардировщиков СБ и ДБ-3, 246 истребителей И-15, И-16 и И-153, 102 летающие лодки МБР-2 и несколько машин других типов).
За период боев лётчики БФ произвели 16663 боевых вылета, сбросили 2600 тонн авиабомб. В воздушных боях и на аэродромах уничтожили 65 самолётов противника, потопили и повредили 37 транспортов и боевых кораблей, перебросили 70000 тонн грузов, выставили 45 мин. Свои потери составили 59 самолётов и 110 человек лётного и технического состава.
За мужество и героизм, проявленные в боях морскими авиаторами, 12-я и 13-я ОИАЭ, а также 3-я АЭ 1-го МТАП были награждены орденами Красного Знамени, а 17 авиаторов Балтики были удостоены высокого звания Героя Советского Союза, среди них: И.Д.Борисов, И.И.Волосевич, Г.П.Губанов, А.А.Губрий, А.А.Денисов, П.В.Кондратьев, А.И.Крохалев, А.И.Нефедов, Г.С.Пинчук, Ф.Н.Радус, В.И.Раков, И.Г.Романенко, В.М.Савченко, Н.А.Токарев, С.М.Шувалов, В.М.Харламов, А.И.Белогуров.
К началу Великой Отечественной войны ВВС БФ (командующий — генерал-майор авиации В.В.Ермаченков, с 15.07.1941 г. — генерал-майор авиации М.И.Самохин) в своём составе имели:
Всего в составе ВВС флота насчитывалось 709 (707) самолётов, в том числе: 367 (368) истребителей, 211 (188) бомбардировщиков и торпедоносцев, 131 (151) гидросамолёт-разведчик.
3 июля 1941 г. нарком ВМФ приказал Военному Совету БФ немедленно перебазировать в распоряжение ВВС СФ эскадрилью самолётов, в составе девяти СБ.
Аэродромы ВВС БФ в первые дни войны, за исключением аэродром Ханко, вследствие своей отдалённости от границы, ударом авиации противника не подвергались. Только с продвижением войск противника на Восток они стали подвергаться авианалётам. Так, 7 июля был нанесён бомбоштурмовой удар по аэродром Пярну. В результате удара, сгорели ТБ-3, Ар-2, И-153. Ещё один И-153 был повреждён. 13 июля авиация противника подвергла бомбардировке аэродромы ВВС БФ — Котлы, Копорье и Керстово. На Котлах самолёты не пострадали, но было убито 20 человек и ранено ещё 37. При бомбежке аэродром Копорье сгорели DC-3, Ар-2, СБ, У-2. Убито 30 человек, ранено 52 человека. На аэродром Керстово, в результате бомбового удара, было выведено из строя лётное поле на 1,5 часа и ранен один человек. В течение 14-20 июля эти аэродромы подвергались повторным бомбардировкам, но большого эффекта противник не достиг.
Наиболее эффективными были удары штурмовиков противника под прикрытием истребителей по аэродром Пейпия (оз. Копанское) 9 августа и аэродром Низино 19 августа 1941 г. В результате, на земле было уничтожено 10 самолётов МБР-2 и 22 истребителя.
С началом боевых действий ВВС БФ пришлось решать не только традиционные для Морской Авиации задачи. Так, части бомбардировочной и минно-торпедной авиации наносили удары по танковым и пехотным колоннам противника, наступающим на Ленинград, а истребители и летающие лодки неоднократно привлекались к штурмовке позиций противника на подступах к Либаве, Риге и Таллину.
После 28 августа 1941 г. части и соединения ВВС БФ, базировавшиеся к началу войны в Прибалтике, были вынуждены перебазироваться на ленинградские аэродромы. Исключение составляла авиационная группа ВМБ Ханко, которая оставалась там вплоть до эвакуации базы в начале декабря.
К осени 1941 г. линия фронта в районе Ленинграда несколько стабилизировалась, и появилась возможность переформировать потрёпанные в боях части Балтийской авиации. В этой связи, с 25 октября 1941 г. была расформирована 10-я САБ и некоторые отдельные авиационные эскадрильи. Часть излишнего лётного и технического состава была отправлена в тыл, для переучивания и формирования новых частей. В частности, в г. Саранск были отправлены: управление 10-й САБ, 73-й БАП, 13-я ОИАЭ, а также личный состав расформированных частей (15-й, 19-й, 22-й, 43-й, 81-й, 85-й ОМРАЭ, 71 ОКОРАЭ, 104-й ОИАЭ и 131-й ОСАЭ). Сама балтийская авиация оказалась разделённой на три неравные части. Основные её силы базировались внутри блокадного кольца, на аэродромах внутри городской черты и в непосредственной близости (Левашове Каменка, Парголово, Гражданка, Приютино, Углово, Бычье Поле). Другая часть ВВС БФ была выделена для защиты ладожских коммуникаций и базировалась на южном берегу Ладожского озера (Выстав, Новая Ладога, Волхов). Третья часть разместилась на Ораниенбаумском плацдарме (Борки — Лебяжье и Гора-Валдай). Здесь же разместился передовой командный пункт ВВС БФ. При этом состав авиачастей этих районов базирования неоднократно менялся. Такая ситуация сохранялась до января 1944 г., когда была окончательно снята блокада Ленинграда и ВВС БФ смогли наконец стать единым оперативным объединением.
За четыре первых месяца войны ВВС БФ потеряли 577 самолётов. В том числе, по типам: 94 МБР-2, 85 И-16, 83 ДБ-3ф, 79 И-153, 63 СБ, 48 МиГ-3, 23 Ил-2, 18 И-15бис, 15 Ар-2, 13 Пе-2, 12 Як-1, 11 У-2, 8 ЛаГГ-3, 5 Че-2 (МДР-6), 5 УТ-2, 4 ТБ-3, 3 УТ-1, 2 ПС-84, 2 КОР-1; по одному МП-1, УТИ-4, Р-5 и Ш-2.
В конце 1941 г. для защиты коммуникаций на Ладоге была сформирована Специальная группа морской авиации, включившая в свой состав 5-й, 13-й ИАП и 12-ю ОИАЭ ВВС БФ.
Весной 1942 г. обстановка на Ленинградском фронте несколько стабилизировалась. На первый план вышла борьба с артиллерийскими батареями противника, но штурмовой и бомбардировочной авиации для её успешного решения было явно недостаточно. Командование ВВС ВМФ пошло на вынужденный шаг: из имевшихся в наличии учебных самолётов У-2, оборудованных бомбовыми держателями, на базе ВМАУ им. С.А.Леваневского были сформированы две ночные бомбардировочные эскадрильи: 25-я ОНБАЭ и 52-я ОНБАЭ. В мае эти части были переброшены на Ораниенбаумский плацдарм, откуда наносили ночные бомбовые удары по объектам немцев в Стрельне, Беззаботном, Петергофе и др.
В июне 1942 г. в составе ВВС БФ появляются новые истребительные части: 11-й и 21-й ИАП, оснащённые истребителями И-16 и Як-1, а в ноябре формируется новое авиационное соединение — 9-я истребительная авиационная бригада.
В конце 1942 г. и в начале 1943 г. на базе 12-й и 13-й отдельных истребительных эскадрилий были сформированы 12-й ИАП и 13-й ИАП.
В начале июля 1943 г. все три бригады ВВС БФ были переформированы в дивизии: при этом 8-я БАБ становится 8-й МТАД, 9-я ИАБ — 9-й ШАД, а 61-я ИАБ — 3-й ИАД (25 июля 1943 г. она была преобразована в 1-ю гв. ИАД).
В 1943 г., вместо расформированного 15-го ОМРАП (МБР-2) и 26-й ОРАЭ, вооружённой колёсными самолётами, был сформирован новый 15-й отдельный разведывательный авиационный полк. Несмотря на то, что часть сохранила прежний номер, теперь она имела на вооружении только колёсные самолёты.
В июне 1944 г. балтийская авиация была усилена переброшенной с Чёрного моря 11-й штурмовой авиационной дивизией, в которую входили 8-й гв. ШАП, 47-й ШАП и 9-й ИАП. Теперь в составе ВВС БФ имелась самая мощная группировка штурмовых самолётов среди авиаций флотов.
К январю 1945 г. Авиация БФ насчитывала в своём составе 781 самолёт, в том числе: 87 торпедоносцев, 74 бомбардировщика, 176 штурмовиков, 365 истребителей, 66 разведчиков и 13 корректировщиков.
Двигаясь за фронтом, части ВВС БФ перемещались на только что освобождённые аэродромы в Прибалтике, Восточной Пруссии и Польше. Так, с 29 апреля 1945 г. на аэродром Кольберг (ныне — Колобжег) сосредоточилась авиагруппа под командованием начальника штаба ВВС БФ генерал-майора авиации А.М.Шугинина, в составе 9-й ШАД, 51-го МТАП, 21-го ИАП и эскадрильи 15-го ОРАП. Отсюда 4 мая самолёты нанесли удары по ВМБ Свинемюнде, где их целями стали учебный линкор «Шлезиен», артиллерийский корабль «Гекторо» (бывш. вспомогательный крейсер «Орион»), миноносец Т-36 и ряд других транспортных кораблей и судов.
Последние боевые вылеты в Великой отечественной войне лётчики ВВС БФ совершили 8 Мая 1945 г., на бомбардировку и штурмовые удары по портам Ренё и Нексё на датском о. Борнхольм. Вылеты 9 мая производились уже без применения оружия.
Боевые действия авиаторы-балтийцы завершили в Германии, Восточной Пруссии, Померании и Курляндии.
Управление ВВС — Таллин.
Управление ВВС — Таллин.
Управление ВВС — Таллин; Ленинград (Адмиралтейство) —после 28 августа 1941 г.
Управление ВВС — Ленинград.
Управление ВВС — Ленинград (Лесное).
Управление ВВС — Ленинград.
Управление ВВС — г. Паланга.
Управление ВВС — г. Паланга.
За мужество и героизм, проявленные в боях с фашистской Германией, указами Президиума Верховного Совета СССР, приказами Верховного Главнокомандующего и Народного Комиссариата ВМФ были преобразованы в гвардейские, награждены орденами и удостоены почётных наименований следующие части и соединения ВВС БФ.
Разведывательная авиация:
— 15-й отдельный разведывательный авиационный полк был награждён орденами Ушакова и Красного Знамени, присвоено наименование «Таллинский».
Минно-торпедная и бомбардировочная авиация:
— 8-я минно-торпедная авиационная дивизия была награждена орденом Красного Знамени, присвоено наименование «Гатчинская»;
— 1-й минно-торпедный авиационный полк был преобразован в 1-й гвардейский МТАП, награждён орденом Красного Знамени. Ему было присвоено почётное наименование «Клайпедский»;
— 51-й минно-торпедный авиационный полк был награждён орденами Ушакова и Нахимова. Ему было присвоено почётное наименование «Таллинский»;
— 73-й бомбардировочный авиационный полк был преобразован в 12-й гвардейский пикировочно-бомбардировочный авиационный полк. Он также был награждён орденами Ушакова и Красного Знамени и получил почётное наименование «Таллинский».
Штурмовая авиация:
— 9-я штурмовая авиационная дивизия была награждена орденами Ушакова и Красного Знамени. Ей было присвоено почётное наименование «Ропшинская»;
— 57-й (скоростной бомбардировочный) штурмовой авиационный полк был преобразован в 7-й гвардейский пикировочно-штурмовой авиационный полк и награждён орденами Ушакова и Красного Знамени. Полку было присвоено почётное наименование «Таллинский»;
— 35-й штурмовой авиационный полк был награждён орденом Красного Знамени и ему присвоено почётное наименование «Таллинский»;
— 8-й гвардейский штурмовой Феодосийский авиационный полк ВВС ЧФ/БФ был награждён дважды орденом Красного Знамени.
Истребительная авиация:
— 3-я истребительная авиационная дивизия (бывш. 61 -я ИАБ) была преобразована в 1 -ю гв. ИАД и награждена орденом Красного Знамени. Ей было присвоено почётное наименование «Выборгская»;
— 5-й истребительный авиационный полк был преобразован в 3-й гв. ИАП и награждён орденом Красного Знамени;
— 9-й истребительный авиационный полк был награждён орденами Красного Знамени и Ушакова, а также удостоен почётного наименования «Клайпедский»;
— 13-й истребительный авиационный полк был преобразован в 4-й гв. ИАП и награждён орденом Ушакова;
— 71-й истребительный авиационный полк был преобразован в 10-й гв. ИАП и награжден орденом Красного Знамени;
— 13-й истребительный Краснознамённый авиационный полк (П-го формирования) (бывш. 13-я ОИАЭ) был преобразован в 14-й гв. Краснознамённый ИАП. Полк был награждён орденом Ушакова и ему было присвоено почётное наименование «Клайпедский».
Специальная авиация:
— 13-я отдельная корректировочно-буксировочная авиационная эскадрилья была награждена орденом Красного Знамени и ей присвоено почётное наименование « Клайпедская ».