Вскоре самолеты были готовы, и. когда в начале пятого над аэродромом появились Me 109 (это был уже второй налет). Сергей услышал: "Долгушин со звеном – в воздух!". Один И-16 уже горел. Летчик начал разбег, но плохо прогретый мотор его самолета не тянул, в конце полосы пришлось развернуться и взлетать в противоположном направлении. Здесь-то, без скорости, с еще неубранными шасси, его атаковали "мессера" и стали расстреливать как на полигоне. Самолет получил 16 пробоин, но не был сбит, и Сергей Долгушин начал свой первый бой. В ближайшие четыре года их будет еще много, разные документы называют разные цифры.
В этот первый день задания сменяли одно другое: прикрыть мосты в Гродно, сходить на разведку к границе, перелететь на другой аэродром, вернуться… Почти каждый раз пришлось вести бой, и первый самолет был сбит Долгушиным 22 июня 1941 года. К концу дня было сделано 6-7 вылетов. Затемно приземлились в Лиде. На аэродроме скопилось больше ста машин: И-16 из 122 иап и И-153 из 127 иап. Взлетное поле перекопано, осталась узкая полоса; есть горючее, но нет заправщиков, насосов. Наутро Лиду несколько раз проштурмовали Me 110. и два полка перестали существовать. Летчики отправились в тыл за новой техникой.
В конце июля, переучившись в Рязани и получив на Центральном аэродроме МиГ-3, на аэродром Царево Займище, западнее Гжатска, села отдельная эскадрилья под командованием Героя Советского Союза капитана А.Ф.Семенова. Сергей Долгушин был в ней командиром звена. Начались тяжелые, но более успешные бои.
26 июля, сопровождая Пе-2. бомбившие войска под Ельней, Сергей вступил в бой с четверкой Me 109. Вообще-то, "пешек" прикрывали звеном, но, увидев противника, замкомэска капитан Шагин оставил бомбардировщики, за ним ушел и ведомый молодой летчик.
С.Ф.Долгушин рассказывает: "Один Пе-2 сбили, двух других мне удалось прикрыть, и они ушли пикированием. А меня загоняли, но к одному "мессеру" я пристроился и бил до тех пор, пока он не стал заваливаться. Позже бы я сообразил, что хватит, пора самому уходить – летчика убил, машина неуправляема. А я продолжаю метров с двадцати бить по нему. Под вечер уже было, пятый или шестой вылет – ополоумел. Дождался, когда по мне стукнули. Машина загорелась. Расстегнул ремни и не заметил, как отдал ручку от себя. Меня выбросило и ударило о киль, при этом разбил грудь. Рано распустил парашют, "мессера" по мне стреляли. Но пробили только купол. Спустился рядом со сбитым "Мессершмиттом", подошел к нему. Меня интересовало, пробил ли я бронеспинку. Самолет вошел почти вертикально, в бронеспинке – четыре сквозные пробоины. Бил из БС – ШКАСом навел, а из крупнокалиберного ударил. Я понял, что летчик был убит в воздухе."
20 августа эскадрилья приземлилась на аэродроме Селы (70 км западнее Ржева)и вошла, как вторая, в 180иап. Командовал полком капитан А.П.Сергеев. Здесь же в эскадрилью пришел тезка и близкий друг Долгушина по 122 иап Сергей Макаров, вместе с которым они проведут в воздухе немало удачных боев. 1 сентября при взлете на МиГе Долгушина отказал мотор. Планируя с высоты 30 метров, летчик с трудом перетянул овраг за окраиной аэродрома, и …машина врезалась в лес. Сергей был оглушен упавшим деревом, но уже на следующий день сел в кабину. Полк отходил на восток и 17 октября оказался на аэродроме Борки на северной оконечности канала имени Москвы. Наряду с чисто истребительными задачами чаще стали летать на штурмовку и разведку, а к началу декабря уничтожение войск стало основным делом для полков авиации под Москвой. Этому способствовало снижение активности частей Люфтваффе, которое советские летчики обьясняли неготовностью немецкой техники к морозам.
В конце ноября истребители эскадрильи. обязанности командира которой уже исполнял С.Ф.Долгушин, вылетели на штурмовку аэродрома Лотошино. Самолетов противника там не оказалось, но на обратном пути встретились с группой Me 109, возвращавшейся после столь же неудачного налета на Борки. В районе Клина начался воздушный бой. В результате три "мессера" было сбито, но и самолет Макарова с остановившимся мотором стал снижаться. Летчик сел на полевом аэродроме вблизи Клина, где пока не было немецких самолетов. Прикрывавший друга Долгушин увидел, как к летному полю приближаются автомашины с солдатами, и решил садиться. Сел. Макаров с трудом пристроился в кабине его МиГа (одна нога оставалась за бортом), и под автоматными очередями немцев самолет взлетел. В начале января лейтенант Долгушин был официально назначен командиром эскадрильи, в которой теперь были не только МиГи, но и ЛаГГ-3, а через месяц командир 180 иап майор И.М.Хлусович подписал на него представление к званию Героя Советского Союза. К этому моменту С.Ф.Долгушин имел 185 боевых вылетов, 39 – на штурмовку и 24 – на разведку и в 29 воздушных боях сбил 7 самолетов лично (5 Me 109, 1 Ю 87 и 1 Ю 88) и 4 в группе. При этом не были учтены четыре победы, которые летчик имел до прихода в 180 полк, чему способствовали не самые до- брыеотношения его с комиссаром полка B.И.Зиновьевым. Бои под Москвой полк закончил 17 марта 1942 г.. последние несколько самолетов сдали соседям и уехали в Иваново изучать "Харрикейны". Это время осталось в памяти C.Ф.Долгушина самым тяжелым за всю войну. Самолетов не хватало, доходило до того, что девятку СБ сопровождал один истребитель. МиГ-3 был тяжелым, маломаневренным и на высотах основных боев (до 4 тысяч метров) "Мессершмитта" явно не превосходил, к тому же фонарь нельзя было открыть в полете, и их пришлось снять вообще. ЛаГГи были еще хуже.