Советская авиация стала постепенно оказывать все большее влияние на ход боевых действий, начиная с препятствия воздушному снабжению окруженной немецкой группировки в Демянском котле (первая половина 1942 г.) массированным применением самолетов И-16 (вообще на Северо-Западном фронте в 1941–1942 гг., как отмечает Гальдер, советская авиация действовала наиболее эффективно). Настоящую катастрофу Люфтваффе потерпела от советской авиации во время Сталинградской наступательной операции, когда начали действовать крупные авиационные соединения — Воздушные армии (от 500 до 2000 самолетов). Немцы потеряли в результате совместного действия советской истребительной и бомбардировочной авиации около 500 транспортных самолетов, а всего — свыше 3000 самолетов всех типов. Но самое главное, они потеряли экипажи (1000 человек) этих транспортных самолетов, состоявшие из опытных инструкторов летных школ, что крайне негативно сказалось на подготовке новых летчиков. Немцы, планируя воздушный мост к окруженным войскам Паулюса по типу Демянского котла, не ожидали возрождения советской авиации к концу 1942 г. По существу, это был фактор внезапности. В 1943 г. в воздушных боях на Кубани технически обновленной (пушечные истребители Як-9, американская «Аэрокобра») советской истребительной авиацией был приобретен бесценный боевой опыт. Но наиболее эффективной в 1943 г. показала себя штурмовая авиация — знаменитый Ил-2, особенно с 37-мм пушкой, поражавшей даже «тигры».
Немцы очень высоко оценили советскую штурмовую авиацию (выше, чем истребительную), как в техническом смысле, так и в храбрости летного состава. При этом штурмовики несли очень большие потери — жизнь самолета длилась в среднем 10–15 боевых вылетов (25 % летчиков сбивалась в первом вылете). Следует отметить, однако, что для поражения одного танка требовалось в среднем тоже десять боевых вылетов, т. е. один штурмовик «шел» за один танк. Из воспоминаний летчиков-штурмовиков (например, дважды героя Бегельдинова, совершившего 305 боевых вылетов и даже сбившего на своем Ил-2 немецкого аса-истребителя, одержавшего свыше ста побед) видно, что главными целями штурмовки являлись тыловые колонны войск и укрепленные пункты, а не танки. С танками вообще надо было быть осторожными — при снижении ниже 400 метров танк мог подбить штурмовик из своей пушки.
Дважды Героев Советского Союза было больше среди штурмовиков (24), чем среди истребителей (17). В Берлинской же операции штурмовики вообще сыграли решающую роль при прорыве знаменитых своей обороной Зееловских высот, когда на них завязли под губительным огнем вначале пехота, а потом и танки. Господство же немцев в воздухе в 1941–1942 гг., в частности, приводило к тому, что передислокацию и отступление войск (пешим маршем!) приходилось осуществлять по ночам, когда «немец» спал, а утром без отдыха вступать в бой — усталость была нечеловеческая, не говоря уже о резком уменьшении подвижности войск, а следовательно, и потери темпа. Плюс непрерывные бомбежки.
Писатель К. Симонов вспоминал, как во время подготовки отчаянного наступления в сентябре 1942 г. севернее Сталинграда с целью облегчить тяжелейшее положение оборонявшихся советских войск в городе (самые критические дни обороны): «В небе с утра до вечера висела немецкая авиация и бомбила все кругом. День был настолько тяжелый, что даже не лежала душа что-нибудь записывать, и я, сидя в окопе, только помечал палочками каждый немецкий самолет, заходивший на бомбежку над степью в пределах моей видимости. И палочек в блокноте к закату набралось 398.
А когда потом мы шли с НП обратно через это поле, на котором сосредоточивалась и с которого переходила в наступление пехота, вокруг было страшное зрелище бесконечных воронок и разбросанных по степи кусков человеческого тела».
По свидетельству участников войны (генерал Москаленко), потери от немецкой авиации достигали 50 % от общих потерь. Немцы очень серьезно подготовились к реализации доктрины Дуэ в ее локальном (на поле боя) варианте. Хорошей школой для них оказалась и воздушная битва за Англию. Авиация придала боевым действиям необычайную мобильность — 8-й авиакорпус штурмовой авиации Рихтгофена «мгновенно» перемещался по фронту.
В начале войны (1941 г.) авиационная промышленность была эвакуирована на восток: в Поволжье, на Урал и в Сибирь. Московский завод им. Фрунзе (№ 24) — в Самару (там он и остался под тем же именем Фрунзе), Рыбинский № 26 — в г. Черниковск вблизи Уфы (сегодня это единый город Уфа), Тушинский — в Казань, Запорожский завод № 29 — в Омск. Однако уже в 1942 г. началась реэвакуация заводов. При этом база эвакуированных заводов осталась на местах. Таким образом, авиапромышленность фактически удвоилась за время войны. В Москве появились завод № 45 (на месте № 24), в Тушино — завод № 500. Появились и новые ОКБ: № 300 Микулина, № 165 Люльки в Москве и № 117 Климова в Ленинграде.