Все переменилось, когда Баркгорн попал на Восточный фронт, где оказались идеальные для него условия. Бои шли на малой высоте, и немцы пользовались безусловным превосходством своих самолетов. Во всяком случае 2 июля 1941 года во время 120-го вылета возле Минска Баркгорн сумел-таки сбить свой первый самолет – бомбардировщик ДБ-3. При этом он ухитрился израсходовать весь боекомплект. После этого в конце июля в районе Витебска он сбил И-16 и еще один ДБ-3. Начало было неубедительным.
В августе II/JG-52 перебрасывают под Новгород, а 2 сентября – в Любань под Ленинградом. В первый и последний раз группа поддерживает армии фон Лееба, пытающиеся окружить Ленинград. Здесь Бакгорн одерживает четыре победы, и его общий счет теперь составляет восемь самолетов.
30 сентября группы перебрасывают в Стабну под Смоленск для участия в операции «Тайфун». Через два месяца группа армий «Центр» была остановлена советскими войсками, а Баркгорн сумел одержать десятую победу и получил звание обер-лейтенанта. Арифметика простая – пять месяцев и всего 10 самолетов. 6 декабря начинается контрнаступление Красной Армии, и II/JG-52 начинает отход вместе с потрепанными дивизиями фон Бока. При этом временами летчикам приходиться сражаться в окопах рядом с пехотой.
В январе 1942 года, когда от группы остается всего 20 самолетов, ее перебрасывают в Йесау, под Кёнигсберг (ныне поселок Южный) для перевооружения на Ме-109F-4. Новый истребитель имеет еще более мощный мотор и вооружен 20-мм пушкой MG-151, что снова дает ему преимущество над советскими истребителями. Лучший ас группы Йоханнес Штайнхоф сдает командование 4./JG-52 и становится командиром группы. 1 марта он делает Баркгорна командиром эскадрильи. В начале мая группа возвращается на фронт, сменяя III/JG-52. Счет Баркгорна неуклонно растет, хотя и не слишком быстро, во время боев под Харьковом он доводит счет побед до 17.
В июне II/JG-52 занимается в основном поддержкой войск в районе между Харьковом и Таганрогом, и здесь Баркгорн совершает рывок, сбив за месяц 17 самолетов, причем 22 июня он возле Изюма сбивает четыре ЛаГГ-3 за один вылет. В июле вермахт начинает наступление на Воронеж, 4./JG-52 прикрывает войска. За этот месяц Баркгорн сбил более 30 самолетов, 24 июля он одерживает свою 64-ю победу. Однако на следующий день в воздушном бою его истребитель был поврежден, а сам Баркгорн получил серьезное ранение, которое на два месяца вывело его из строя. Интересно, засчитали или нет советскому летчику сбитый самолет?! Кстати, не следует удивляться пяти сбитым «харрикейнам», вполне вероятно, это были самолеты 235-й ИАД, которая сражалась на этом же участке фронта. Пока Баркгорн лечился, на него пролился дождь наград. 20 июля он получил Почетный кубок люфтваффе, 21 августа – Германский крест в золоте, 23 августа – Рыцарский крест.
Почему начались легкие победы, объясняет сам Баркгорн: «Некоторые русские пилоты летали, не оглядываясь по сторонам и не следили за своим хвостом. Я сбил многих из них так, что они даже не подозревали, что я их атакую. Лишь немногие из них были неплохими, как и другие европейские летчики. Но в большинстве своем они не проявляли гибкости в воздушных боях».
Когда в начале октября Баркгорн вернулся на фронт, его группа была переброшена на Кавказ, где немцы рвались к нефтяным приискам. II/JG-52 теперь воевала уже на Ме-109G-2. Однако, как известно, к осени немецкое наступление застопорилось. Слабым утешением может служить то, что 29 октября Баркгорн одерживает 1000-ю победу II/JG-52, которая становится его 75-й. После этого группу отправляют под Сталинград, где Баркгорн впервые сталкивается с американскими истребителями Р-40. Этот самолет не произвел впечатления ни на немцев, ни на русских, которые принимали дареного коня. 28 ноября Баркгорн сбил первый «киттихок».
В ноябре советские войска окружили в районе Сталинграда 6-ю армию Паулюса. Люфтваффе предприняли отчаянную попытку снабжать по воздуху окруженную группировку, хотя безнадежность этой задачи была очевидна с самого начала. Однако истребители и зенитки Красной Армии поставили железное кольцо вокруг котла, вдобавок им помогала отвратительная зимняя погода. JG-52 получила задание обеспечить пролет беззащитных транспортных самолетов Ju-52. С этим она тоже не справилась, так как немецкая транспортная авиация под Сталинградом подверглась настоящему избиению. Слабым утешением может служить бой 18 декабря 1942 года, когда II/JG-52 атаковала группу из восьми Як-1 и за пару минут уничтожила 6 из них. В этом бою Баркгорн одежал свою 99-ю победу, а Штайнхоф – 133-ю. На следующий день группа отправилась в Котельниково, ближе к Сталинграду. Ей предстояло прикрывать танки Манштейна, которые пытались прорваться к окруженной группировке. Баркгорн 19 декабря сбивает свой 100-й самолет и таким образом входит в элиту ягдваффе.