К моменту нападения фашистской Германии на Советский Союз в полку имелось 13 самолетов «И-15 бис», 7 летчиков, 25 техников, 80 младших специалистов, и только штаб был укомплектован полностью. В таком составе, входя в 8-ю смешанную авиадивизию, действующую в 11-й армии Северо-Западного фронта, полк начал свое участие в Великой Отечественной войне. Оно было непродолжительным – чуть более месяца. Летчики за это время успели произвести 69 боевых вылетов, в основном на штурмовку и разведку войск противника. При этом потерь среди личного состава не было, но самолетов становилось все меньше.
В августе полк ушел в глубокий тыл и после переучивания на новую матчасть, укомплектованный летным составом, убыл на Ленинградский фронт. При обороне Ленинграда с 14 сентября по ноябрь 1941 года он совершил 286 боевых вылетов, провел 15 воздушных боев, сбил 12 самолетов противника. Основные усилия полка в этот период сосредоточивались на прикрытии наземных войск и сопровождении бомбардировщиков.
В ноябре 1941 года полк снова переводят в тыл для переучивания на новые самолеты – «ЛаГГ-3». И только 29 мая 1942 года, окончив формирование, в количестве 20 самолетов под командованием капитана СТ. Рожкова полк отправляется на Западный фронт в состав 234-й истребительной авиадивизии. По 12 июня 1942 года часть произвела 167 боевых вылетов, затем перелетела на Юго-Западный фронт в распоряжение 8-й воздушной армии.
Совершив в ее составе еще 150 боевых вылетов на прикрытие войск и сопровождение штурмовиков, полк уже в третий раз отводится в тыл страны для переучивания на самолеты Ла-5. Оно проходило всего три недели, и в середине августа 1942 года полк под командованием майора И.С. Солдатенко прибывает в район Сталинграда. С 20 по 29 августа на счету авиаполка 109 боевых вылетов, 58 воздушных боев, 10 сбитых самолетов противника.
Затем часть перебазируется на тыловой аэродром для создания оперативной группы. Это уже четвертый вывод полка с фронта.
К этому времени благодаря усилиям тружеников тыла возможности страны в материальном обеспечении фронта значительно возросли. Наша авиационная промышленность создала новые машины, не уступающие по тактико-техническим данным самолетам противника. Появилась возможность формировать истребительные авиаполки полного, трехэскадрильного состава, по двенадцать смолетов в каждой. Такое количество боевых машин представляло уже внушительную силу, способную успешно решать боевые задачи.