К началу Великой Отечественной войны (1941—1945) в состав ЧФ входили линейный корабль «Парижская коммуна» (позднее переименованный в «Севастополь»), крейсеры «Красный Крым», «Ворошилов», «Молотов», три лидера, 14 эсминцев, 47 подводных лодок, 15 тральщиков, четыре канонерские лодки, два сторожевых корабля, минный заградитель, 34 торпедных катера, десять катеров-охотников, вспомогательные суда. ВВС флота насчитывали 625 самолетов. В полной боевой готовности встретил флот нападение фашистской Германии. Перед Черноморским флотом была поставлена задача прикрывать и поддерживать Приморский фронт Сухопутных войск огнем артиллерии и ударами с воздуха. Корабли ЧФ уже в первые дни войны совершили дерзкие рейды на основные морские базы противника. Особое место в боевых действиях флота занимают оборона Одессы, Севастополя, Керченско-Феодосийская десантная операция, оборона Кавказа, освобождение Новороссийска.
За годы войны флот провел 24 десантные операции, было потоплено 835 кораблей и судов противника, 539 повреждено. 18 кораблям и частям присвоено звание гвардейских, 228 воинам-черноморцам присвоено звание Герой Советского Союза, 54766 человек награждены орденами и медалями.
В последующее время, восстановив инфраструктуру, разрушенную войной, Черноморский флот выполнял задачи по защите южных рубежей страны. Корабли, подводные лодки и авиация ЧФ выполняли задачи по несению боевой службы в различных районах Мирового океана.
После распада СССР, пройдя сложный и болезненный период сокращения зоны базирования, раздела между Россией и Украиной, Черноморский флот выстоял, сохранил свою боеспособность.
12 июня 1997 г., после заключения российско-украинского соглашения, определяющего статус флота на территории Украины, на кораблях Черноморского флота был вновь поднят исторический Андреевский флаг, под которым черноморцы возобновили участие сил в дальних походах не только в Средиземном море, но и в Атлантическом, Индийском и Тихом океанах.
В 2010 г. Черноморский флот организационно вошел в состав Южного военного округа.
В том же году флагман Черноморского флота гвардейский ракетный крейсер «Москва» представлял Черноморский флот на оперативно-стратегическом учении «Восток-2010» на Тихоокеанском флоте.
В конце 2012 г. корабли и вспомогательные суда Черноморского флота совместно с другими флотами возобновили деятельность постоянной группировки ВМФ России в Средиземном море.