В августе 1941 г. ГКО принял постановление, на основе которого началась реорганизации ВВС. В дальней бомбардировочной авиации были упразднены управления авиакорпусов. Во фронтовой бомбардировочной и истребительной авиации количество полков в дивизиях сократилось с трех до двух. В авиационных полках количество самолетов уменьшилось с 60–63 до 32–33, а затем и до 20. 10 августа 1941 г. приказом командующего ВВС РККА П. Ф. Жигарева состав эскадрильи штурмовой, истребительной и бомбардировочной авиации был определен в 10 самолетов — три звена и самолет командира эскадрильи. 20 августа того же года последовал новый приказ, согласно которому эскадрильи, получавшие самолеты новых марок (Як-1, Ил-2, Пе-2 и т. п.), должны были состоять из трех звеньев по три самолета в каждом. В полку новых самолетов по штату должно было быть 20 самолетов — 18 машин в двух эскадрильях и 2 самолета командира и штурмана полка. Обращает на себя внимание то обстоятельство, что в этих приказах, равно как и во всех издававшихся ранее документах о структуре истребительных подразделений, звено определяется в три самолета, хотя уже по опыту боевых действий в Испании было ясно, что звено такого состава не годится для истребительной авиации. Оно сковывает маневр не только ведущего, но и ведомых, не обеспечивает их безопасность, может привести к столкновению. Вернувшиеся из Испании летчики в своих отчетах указывали на преимущество боевого порядка в виде пары самолетов, но их мнение игнорировалось. Лишь в середине 1943 г. официально был закреплен состав истребительной эскадрильи в составе двух звеньев, по две пары в каждом, и пары командира эскадрильи и его ведомого. Таким образом, состав эскадрильи определялся в 10 самолетов. В конце 1943 г. эскадрильи истребительной и штурмовой авиации были переведены на состав из трех звеньев по две пары в каждом — 12 самолетов. Для бомбардировочной авиации установлен был состав в три звена по три самолета в каждом и самолет командира эскадрильи — 10 машин. Эскадрильи связи состояли из четырех звеньев по три самолета в каждом — 12 самолетов. Опыт показал, что маневр силами авиации являлся одним из важнейших условий достижения успеха в проводимых операциях. Однако в связи с распылением сил по общевойсковым армиям авиация не имела возможности сосредотачивать свои усилия на решающих направлениях. Кроме того, в январе 1942 г. в соответствии с директивой Ставки было ликвидировано дивизионное звено управления фронтовой и армейской авиации. Ставка принимала энергичные меры по созданию своих авиационных резервов. Для массирования усилий ВВС на решающих направлениях по указанию ГКО привлекались, помимо фронтовой авиации, дальняя бомбардировочная авиация, ВВС флотов, истребительная авиация ПВО. В августе 1941 г. началось формирование резервных авиационных групп (РАГ), а в марте–апреле 1942 г. — ударных авиационных групп (УАГ). Эти группы являлись средством Ставки и использовались для решения самостоятельных задач, а также для усиления фронтовой авиации. Резервные и ударные группы, включавшие от 3 до 6 различных авиационных полков, являлись временными объединениями и после выполнения поставленных задач расформировывались. Согласно решению ГКО в марте 1942 г. дальняя бомбардировочная авиация выводилась из состава ВВС и преобразовывалась в авиацию дальнего действия (АДД), подчиненную непосредственно Ставке. Командующим АДД был назначен генерал А. Е. Голованов. Основной организационной формой АДД стали бомбардировочные авиационные дивизии. К лету 1942 г. в составе АДД имелось 7 бомбардировочных дивизий, транспортная авиационная дивизия и запасная авиационная бригада.
Реорганизация дальней авиации преследовала цель более централизованно использовать ее для поражения объектов в оперативном и стратегическом тылу противника. В мае 1942 г. ГКО принял решение об объединении авиации фронтов в воздушные армии. Это решение положило конец организационной раздробленности авиации. Создание оперативных авиационных объединений — воздушных армий — явилось крупным событием в строительстве советских Военно-воздушных сил. Оно дало возможность Верховному главнокомандованию и командованию фронтов централизованно управлять авиацией, концентрировать ее силы на решающих направлениях. Наиболее целесообразной формой организации авиационных резервов были признаны авиационные корпуса РВГК, которые начали создаваться по приказу НКО от 26 августа 1942 г. На основании постановления ГКО от 1 ноября 1941 г. формируются авиационные полки, предназначенные для ночных действий. На вооружении их находились самолеты По-2, Р-5. Тем самым было положено начало созданию ночной бомбардировочной авиации.
С первых дней боевых действий в подчинение Наркомата обороны передается Гражданский воздушный флот, летные отряды которого переформировываются в военно-транспортные и вспомогательные части и соединения Военно-воздушных сил. Важным событием стало присвоение звания гвардейских авиационным полкам, отличившимся в основном в оборонительных сражениях на подступах к Москве и Ленинграду. Приказом Народного комиссара обороны СССР И.В. Сталина от 12 декабря 1941 г. гвардейскими стали первые шесть авиационных полков. Этим полкам были вручены гвардейские знамена. Для личного состава гвардейских частей приказом Наркомата обороны от 28.05.1942 г. был введен нагрудный знак «Гвардия». Гвардейские авиаполки переводились на новый штат в составе трех эскадрилий и укомплектование личным составом и самолетами полностью. Кро- ме того, Приказом НКО СССР № 207 от 4.05.1943 г. предусматривалось обязательное закрепление личного состава гвардейских частей на местах, перевод их в другие части и соединения только с разрешения командующего ВВС Красной армии, в штат полков вводилась одна резервная эскадрилья «для обеспечения подготовки достойного пополнения». Для личного состава гвардейских частей были установлены повышенные оклады денежного содержания: для начальствующего состава — полуторные, для рядового — двойные. К сентябрю 1945 г. насчитывалось 15 отдельных гвардейских авиаэскадрилий, 247 гвардейских авиа полков, 53 гвардейские авиадивизии, 14 гвардейских авиакорпусов. Гвардейских воздушных армий ВВС СССР не было. С началом Великой Отечественной войны резко возросла потребность в авиационной технике. Новые самолеты были нужны для покрытия потерь, понесенных ВВС РККА в воздушных боях и на аэродромах, для формирования новых частей и соединений, для развертывания массовой подготовки летчиков, штурманов, воздушных стрелков. В то же время быстрое продвижение германских войск в глубь страны создало угрозу захвата многих предприятий Наркомата авиационной промышленности. По этой причине уже 5 июля 1941 г. Совнарком СССР принял решение об эвакуации из центральных районов страны части оборудования некоторых заводов авиаприборов для дублирования их производства в Западной Сибири, а через некоторое время пришлось выносить решение об эвакуации всей авиапромышленности из западных и центральных районов страны. Местами их новой дислокации стали Куйбышев, Казань, Чкалов (ныне Оренбург), Уфа, Омск, Новосибирск, Иркутск, Тбилиси, Ташкент и другие города. Всего было перебазировано около 85% предприятий авиационной промышленности страны. И если в июле — сентябре производительность выпуска самолетов возросла в 1,5–2 раза по сравнению с первым полугодием 1941 г., достигнув 1500–2000 и более машин в месяц, то с октября производство самолетов стало сокращаться и упало до 600 в декабре. В этой ситуации весьма своевременным оказалось начало поставок авиатехники из США и Великобритании. Официальные переговоры по так называемому ленд-лизу (системе передачи США взаймы или в аренду своим союзникам военной техники, товаров и услуг) советские представители начали в США в сентябре 1941 г. 7 ноября этого же года президент США Рузвельт подписал документ о распространении ленд-лиза на СССР.
Первые поставки в Советский Союз по ленд-лизу начались уже в октябре 1941 г. До конца года, в особенно трудное время, Советский Союз получил 730 истребителей, что составило 10% от 7081 истребителя, переданного фронту в 1941 г. советской авиационной промышленностью.
В 1942 г., когда советская авиационная промышленность только начала наращивать темпы выпуска самолетов, западные союзники поставили в Советский Союз 775 бомбардировщиков, 1815 истребителей и 14 разведчиков.
Кроме того, для обеспечения боевой работы самолетов по ленд-лизу поставлялись авиационные двигатели (более 15 тысяч), вооружение, боеприпасы, авиационное горючее, запасные части к самолетам и другой технике и прочее авиационно-техническое имущество, без которого невозможна была бы нормальная эксплуатация всех поступивших по ленд-лизу средств. Поставки авиационной техники из-за рубежа в определенной степени способствовали повышению боевой мощи советских ВВС. Хотя в среднем зарубежные самолеты составили не более 15% отечественного их производства, по отдельным типам машин этот процент был существенно выше:
- по фронтовым бомбардировщикам — 20%;
- по фронтовым истребителям — от 16 до 23%;
- по самолетам морской авиации — 29%.
Первыми боевыми самолетами, поступившими на вооружение ВВС РККА в годы войны, были английские истребители типа «Харрикейн» ( «Ураган»).