Группы энтузиастов-общественников конструировали новые самолеты, планеры, парашюты, вели научные и практические работы по созданию ракетной техники. В Осоавиахиме начинали свою конструкторскую и научную деятельность многие известные конструкторы: О. К. Антонов, С. В. Ильюшин, А. С. Яковлев, ученые В. С. Пышнов, Ф. А. Цандер.
К 1940 г. Осоавиахим располагал 182 аэроклубами, 4 авиационными школами по подготовке инструкторов, 36 планерными и 12 авиационно-техническими клубами. Кроме того, на предприятиях, в колхозах, учреждениях и учебных заведениях страны развернулась широкая сеть авиационных кружков. За предвоенные годы в учебно-спортивных организациях Осоавиахима были подготовлены десятки тысяч летчиков, планеристов, парашютистов, авиационных техников. В кружках и клубах получили первичную подготовку многие летчики, прославленные в боях Великой Отечественной войны, - трижды Герои Советского Союза А. Покрышкин и И. Кожедуб, дважды Герои Советского Союза А. Молодчий, Н. Скоморохов, А. Боровых, Г. Речкалов, М. Одинцов, Г. Паршин.
Успешно решались и задачи боевой подготовки личного состава ВВС. До 1939 - 1940 гг. большинство авиационных полков было укомплектовано хорошо подготовленным летным и командным составом. Некоторые командиры авиационных звеньев, эскадрилий, полков и дивизий имели боевой опыт, полученный в Испании и Китае, на реке Халхин-Гол и в советско-финляндской войне. Летный состав практически обучался бомбометанию на полигонах, воздушной стрельбе, высотным и маршрутным полетам, действиям ночью и в сложных метеорологических условиях.
Уровень боевой подготовки авиационных частей в основном отвечал требованиям того времени. Основная масса экипажей фронтовых бомбардировщиков была подготовлена к самолетовождению по компасу и земным ориентирам и к бомбометанию с горизонтального полета днем в простых метеорологических условиях. Летный состав дальнебомбардировочной авиации был подготовлен к самолетовождению и бомбометанию ночью в простых метеорологических условиях. Некоторая часть ее экипажей имела боевой опыт действий в сложных метеоусловиях и ночью. В войне с Финляндией зимой 1939/40 г. успешно действовал особый авиаполк, укомплектованный экипажами мастерами слепого полета и бомбометания с пикирования. Этот полк вел непрерывные боевые действия днем и ночью в течение 63 суток из 70, в то время как другие авиачасти за этот же период по условиям погоды вели боевые действия только в течение шести - восьми дней. На опыте этого полка были разработаны система бортового и наземного оборудования, программы подготовки летного состава для полетов в сложных метеоусловиях и новое наставление по штурманской службе (НШС-40).
В связи с возросшей угрозой нападения на СССР ранее принятый план развития ВВС на третью пятилетку был пересмотрен в сторону сокращения сроков его выполнения. Предусматривалось увеличение общего количества боевых самолетов и намечалось вновь сформировать в 1941 г. более 100 авиационных полков. Осуществление предусмотренных этим постановлением мероприятий в основном намечалось на конец 1941 г. и частично на начало 1942 г.
В начале 1941 г. в соответствии с указанным постановлением началось формирование большого количества авиационных частей, на комплектование которых направлялись опытные летные и командные кадры из старых, хорошо подготовленных и сколоченных авиационных полков. Следует отметить, что не все вновь формируемые авиационные соединения и части к началу войны были полностью укомплектованы самолетами, летным и техническим составом. Поступавший же на их укомплектование молодой летный состав имел недостаточную подготовку, так как уже с конца 1940 г.- начала 1941 г. летные школы начали готовить летчиков по сокращенной программе, и имел небольшое количество часов налета.
Инженерный и технический состав ВВС имел уже некоторый опыт эксплуатации самолетов в боевой обстановке. Было разработано новое Наставление по эксплуатационно-технической службе ВВС Красной Армии (НЭТС-40), введенное в действие в октябре 1940 г. В нем систематизировалась вся сумма задач, решаемых инженерно-техническим составом в различных условиях подготовки и эксплуатации техники.
Переучивание инженерно-технического состава проходило непосредственно на авиационных заводах, в академии имени Н. Е. Жуковского и на курсах военно-технических школ. Значительная часть техников и младших специалистов осваивала новую авиационную технику в процессе ее эксплуатации в частях.
Проводились также мероприятия по расширению аэродромной сети, с тем чтобы обеспечить рассредоточенное базирование авиации, особенно в западных военных округах. Весной 1941 г. широко развернулись работы по строительству, расширению и реконструкции взлетно-посадочных полос более чем на 200 аэродромах, большая часть которых находилась в новой приграничной зоне, образовавшейся в результате воссоединения западных областей Белоруссии и Украины и вхождения в состав СССР Латвии, Литвы и Эстонии, где аэродромная сеть была слабо развита и не обеспечивала нормальных условий для базирования нашей авиации.
В связи с тем что аэродромов не хватало, некоторые авиационные соединения базировались скученно.
Решением правительства, которое учитывало опыт советско-финляндской войны, вся боевая авиация зимой 1940 - 1941 гг. была переведена на полеты в течение всего года с посадкой на колеса. Это потребовало перестройки обеспечения полетов в зимнее время.
Советская военная наука в довоенный период отводила большую роль военно-воздушным силам в будущей войне.
Взгляды на характер применения авиации основывались на положениях о достижении победы в бою, операции и войне в целом совместными усилиями всех родов и видов вооруженных сил.
Наступательная операция сухопутных войск преследовала решительные цели по разгрому противостоящих группировок противника и должна была проводиться на большую глубину.
Полевым уставом Красной Армии, изданным в июне 1941 г., предусматривалось предназначение авиационных соединений для взаимодействия с сухопутными войсками и военно-морским флотом и для ведения самостоятельных действий в интересах Главного Командования. Авиация считалась мощным средством поражения противника, уничтожения его авиации и разрушения важных объектов.