Авиация Главного Командования была создана в ноябре 1940 г. на базе расформированных авиационных армий. Она состояла из пяти авиакорпусов (по две дальнебомбардировочных и одной истребительной дивизии каждый) и трёх отдельных дивизий.
Фронтовая авиация входила в состав военных округов и состояла из отдельных бомбардировочных, истребительных и смешанных дивизий.
Смешанные дивизии, входившие в общевойсковые армии, составили армейскую авиацию.
Они предназначались для непосредственной авиационной поддержки войск.
Таким образом, были созданы авиадивизии четырёх типов:
1) дальнебомбардировочные (2 полка по 40 бомбардировщиков);
2) бомбардировочные (3—5 авиаполков);
3) истребительные (4—5 авиаполков);
4) смешанные (1—2 бомбардировочных, 1—2 истребительных, 1 штурмовой АП).
Каждому командиру АД в оперативном отношении подчинялась авиационная база, состоявшая из 3—4 батальонов аэродромного обслуживания (БАО).
Всего к началу В.О.В. были сформированы 79 авиационных дивизий. Ещё 25 авиадивизий, формирование которых началось в соответствии с постановлением СНК СССР и ЦК ВКП(б) от 25 февраля 1941 г. «О реорганизации авиационных сил Красной Армии», были развёрнуты частично.
Укомплектованность АД материальной частью была различной. Из-за начавшегося перевооружения на новую технику в некоторых соединениях имелись по 2 комплекта самолётов, тогда как в формировавшихся их почти не было. Например в Западном Особом военном округе 9-я смешанная авиационная дивизия имела 409 самолётов, 10-я САД — 231 самолёт, 11-я САД — 199 самолётов, 43-я истребительная авиадивизия — 235 самолётов, в то же время 59-я и 60-я ИАД материальной части вообще не имели.
После начала войны ВВС понесли огромные потери (так, 9-я САД к 9 июля 1941 г. практически перестала существовать). При этом опыт первых боёв показал, что прежняя организация авиачастей и соединений слишком громоздка и затрудняет управление ими. Поэтому на основании решения ГКО от 7 августа 1941 г. и директив Генштаба, командующий ВВС РККА генерал П. Ф. Жигарёв 10 августа 1941 г. издал приказ о переходе на новую организационно-штатную структуру.
Теперь ближнебомбардировочные полки состояли из 3-х эскадрилий по 10 самолётов (2 бомбардировочные и истребительная) плюс 2 машины в управлении полка, всего 32 самолёта. Такая же структура была принята в штурмовых полках, только там самолётов было 33. Дивизии стали состоять из двух авиаполков.
20 августа 1941 г. приказом НКО СССР количество самолётов в авиаполках было уменьшено до 20 (две эскадрильи по 9 самолётов, 2 машины в управлении полка).
Осенью 1941 г. многие авиационные дивизии были расформированы или преобразованы в управления ВВС общевойсковых армий.
Несколько раньше, по приказу НКО СССР от 21 июля 1941 г., были созданы шесть резервных авиационных групп (РАГ), составлявших резерв Ставки ВГК и предназначенных для помощи ВВС фронтов.
Осенью и зимой 1941 г. были сформированы несколько истребительных авиационных дивизий ПВО (ИАД ПВО) четырёхполкового состава, предназначенных для ПВО наиболее важных промышленных центров.
Новое массовое формирование авиационных дивизий началось с весны 1942 г. В марте 1942 г. командование ВВС предложило Государственному Комитету Обороны свести авиацию в крупные соединения, поскольку её распылённость по общевойсковым армиям не позволяла объединить все авиационные силы фронта и применять их массированно. В том же месяце началось создание 10 ударных авиационных групп (УАГ) по 6—8 авиаполков каждая.
В апреле 1942 г. командование ВВС, учитывая опыт боевого применения ВВС, рост самолётного парка в действующей армии (декабрь 1941 г. — 2495, май 1942 г. — 3164 самолёта) предложило Ставке ВГК создать вместо ВВС фронтов и ВВС армий новые формирования — воздушные армии, состоящие из авиационных дивизий. Это должно было обеспечить массирование авиации фронта, централизацию управления, повышение эффективности воздушных ударов.
Приказом НКО СССР от 5 мая 1942 г. была создана 1-я воздушная армия (ВА) в составе: две ИАД (по 4 ИАП в каждой) и две САД (2 ИАП, 2 ШАП, 1 БАП в каждой).
К декабрю 1942 г. были сформированы 17 воздушных армий. Одновременно по приказу НКО СССР от 26 августа 1942 г. началось формирование авиационных корпусов Резерва Верховного Главнокомандования (РВГК), предназначенных для усиления группировок авиации на важнейших стратегических направлениях (в составе 2-х и более дивизий). До конца 1942 г. были сформированы 13 таких авиакорпусов (истребительных — 4, штурмовых — 3, бомбардировочных — 3, смешанных — 3).