С началом войны, в июне 1941 г. из летных кадров Качинского авиаучилища, в основном из командиров звеньев, сформировали боевой полк с двойным подчинением — фронтовому командованию п руководству училища. Летчики этого полка должны были, как обычно, продолжать обучать курсантов, но н быть готовыми к вылетам по тревоге на перехват самолетов противника, идущих к Севастополю. Поскольку тревогу могли объявить в любой момент, на аэродроме их ожидали готовые к боевому вылету училищные И-16.
В составе этого полка Ф. Прокопенко совершил 15 вылетов на перехват разведчиков и бомбардировщиков противника, в том числе дважды — ночыо. вместе с летчиками Кизеевым и Власовым. Но разведчики ходили на большой высоте, и училищные И-16, уже истрепанные машины, до них добраться не могли.
Такую учебно-боевую работу полк выполнял до 12 июля 1941 г. — дня, когда последняя, 4-я, эскадрилья училища во главе со своим командиром майором Кизеевым эвакуировалась в тыл. На новом месте дислокации в г. Красный Кут стали готовиться к изучению истребителя Як-1. Ф. Прокопенко прпнпмал участие в перегонке из подмосковных Химок на аэродром училища трех таких самолетов. Трудность перелета заключалась в том, что те, кто перегонял новые машины, познакомились с ними только в Химках, да и то в общих чертах — лишь с характеристиками Яков да с приборным оборудованием кабины.
По прибытии в Красный Кут для обучения курсантов пилотированию новым истребителем было организовано экспериментальное звено, командиром которого назначили Федора Прокопенко. При отсутствии учебных Яков (спарок) переучивание начинали с полетов на УТ-2 на повышенных скоростях, после чего обучаемые несколько полетов совершали на УТИ-4, а затем выпускались на Як-1.
Летом 1942 г. Федор Прокопенко, в числе девяти летчиков Качинского училища, был направлен в подмосковный город Люберцы, где знаменитый ас Иван Иванович Клещев формировал 434-й истребительный полк Резерва Верховного Главнокомандования. 14 июля 1942 г. 434 ИАП получает приказ на перебазирование и с Люберецкого аэродрома перелетает на аэродром Гумрак, под Сталинградом.
Немецкие войска находились еще на дальних подступах к городу, но в сталинградском небе уже велись ожесточенные бои. Первую свою победу Ф. Прокопенко одержал 29 июля, во время вылета на прикрытие переправ через Дон в районе Калача, по которым наши войска отходили к Сталинграду.
Патрулировавшие истребители обнаружили подходившую к переправе группу немецких бомбардировщиков под прикрытием четырех Bf 109. Василий Бабков со своим ведомым Ф. Прокопенко вступили в бой с «Мессершмиттами». Один из них сверху атаковал самолет Федора, проскочил вниз — и оказался впереди его Яка. Летчик даже не ожидал, что окажется в таком выгодном положении, но мгновенно сориентировался, поймал вражескую машину в прицел, открыл огонь и зажег ее. Но и самолету Федора Прокопенко досталось. Была пробита одна лопасть винта, отчего оборвалась ее законцовка, повреждена система уборки- выпуска шасси, отбита часть руля поворота. Ф. Прокопенко дотянул до своего аэродрома под прикрытием друзей — А. Шишкина и А. Александрова, и посадил самолет на фюзеляж.
На вопрос присутствовавшего в это время на аэродроме начальника инспекции ВВС полковника Василия Сталина «Будешь сегодня летать?» последовал ответ: «Буду, если есть на чем». — «Летай на моем Яке».
На сталинской машине Прокопенко выполнил в этот день еще 4 боевых вылета. В последнем из них получил пробоину в крыле, в районе закрылка. Решил проверить, изменилось ли поведение машины и на достаточной высоте выпустил закрылки при соответствовавшей этому действию скорости полета. Самолет крутануло — один закрылок не вышел. Посадку летчик произвел с убранными закрылками, самолет пробежал всю не столь уж длинную полосу аэродрома, но обошлось без поломок.
434 ИАП провоевал на данном участке 16 дней без потерь. К слову, действовавшие в данном районе наши истребительные полки в ходе напряженных воздушных боев выводились из строя полностью за несколько дней. В августе 1942 г. 434-й полк вывели в тыл на переформирование. Оставшиеся исправными Яки передали 296-му полку. 434 ИАП готовился к перевооружению на «Аэрокобры» — видимо, его планировали в дальнейшем использовать в совместных операциях с союзниками: такие, по крайней мере, ходили слухи. Но ухудшавшаяся обстановка под Сталинградом помешала осуществить намеченное, и 434 ИАП опять перебросили в приволжские степи. На этот раз потери были большими. Погибло 16 летчиков. После интенсивных боев в эскадрилье, где воевал Федор Прокопенко, остался только один исправный самолет. Но и урон противнику был нанесен: летчики полка сбили 83 фашистских самолета. Под Сталинградом Ф. Прокопенко сбил 6 самолетов противника, среди которых — такой почетный «трофей» как FW 189.
Всего за время войны на боевой счет Ф. Ф. Прокопенко записали 14 сбитых самолетов, хотя на самом деле таких у него — 16. Две сбитые машины «пропали» при следующих обстоятельствах.
25 сен тября 1942 г. из положения дежурства в готовности № 2 Федор вылетел на перехват бомбардировщиков, шедших в район Ольховки. В ходе воздушного боя он сбил два Ju 87. Горючего для возвращения на свой аэродром уже ие хватало, и летчик произвел посадку на аэродром штурмовиков 245-го ШАП, которые также участвовали в этом воздушном бою с «лаптями». Ф. Прокопенко переночевал у них. Утром уже собирался вылетать, но увидал, как два ЛаГГ-3 гонят Ju 88, ведя по нему огонь с большой дистанции. Не дожидаясь, когда его самолет дозаправят, Федор Прокопенко взлетел. «Решил показать им, как надо сбивать противника. Стал набирать высоту, и вдруг вижу — идет четверка «Мессершмиттов», которая прикрывала разведчик.» Сбив обоих ЛаГГов, немцы набросились на Як-7 Ф. Прокопенко. А боекомплект был уже практически весь израсходован на «Юнкерсов»…
«Мессершмитты» попробовали взять в «клещи» одиночный Як, пытаясь посадить его на своем аэродроме, но ничего не добились. «Л спасся только за счет высокой техники пилотирования. Поймать меня они не сумели и улетели.» Но в ходе этой круговерти были израсходованы последние граммы горючего, и пришлось совершать вынужденную посадку в степи. В подобных ситуациях рекомендовалось приземляться на «живот», но Прокопенко решил, что ни к чему ломать машину, выпустил шасси и произвел нормальную посадку в посев пшеницы.
Исправный самолет требовалось только дозаправить горючим, что и было сделано. Через три дня Федор перелетел с места вынужденной посадки на свой аэродром. Когда прибыл в полк, то уже считался убитым — даже извещение успели составить: «Погиб смертью храбрых…» А двух сбитых «Юнкерсов» записали на счет полка — чтобы не пропали.
В ноябре 1942 г. 434 ИАП перебазировался на Калининский фронт, в район Великих Лук, ввиду сложившейся там напряженной обстановки. Советские летчики базировавшихся в этом районе частей действовали неуверенно, в воздушном бою держались «кучей», полагая, что так они сумеют одолеть асов Геринга. Немецкие летчики, видя неопытность своего воздушного противника, действовали агрессивно. Парой могли сковать действия целой эскадрильи… С появлением под Великими Луками полков РВГК ситуация стала меняться.
В первый же свой боевой вылет па новом участке Ф. Прокопенко сбил FW 190, о котором летчики полка, да и всего 1-го Гвардейского ИАК, знали понаслышке, а о внешнем виде истребителя имели общее представление. Противник в том бою достался Федору опытный, смело пошел в лобовую атаку. Разойдясь с Яком, «Фоккер» стал занимать выгодную позицию для повторной атаки. Федор Прокопенко, оказавшись выше немецкого истребителя, открыл по нему огонь и со второй очереди сбил. FW 190 упал в 4-х километрах от аэродрома.
В одном из последующих воздушных боев летчиками полка был сбит немецкий ас Ганс Хуан, имевший на своем счету 108 побед. Немца взяли в плен, доставили в расположение полка. Дали ему возможность посидеть в кабине Як-7, а после поинтересовались его мнением о советской машине. «Истребитель — дрянь, а летчики ваши — еще хуже!» В это время была дана команда на вылет. Обычно с аэродрома, имевшего небольшие размеры, с полосой, прорубленной в лесу, взлетали парами, но в этот раз летчикам полка было нанесено оскорбление, и требовалось показать, на что они способны. Командир полка приказал взлетать не попарно, как обычно делали, а одновременно шестеркой истребителей. Приказ озадачил, но решили, что с «перекрытием» крыльев взлететь по узкой полосе можно.